Rơle

Rơle (phiên âm tiếng Việt: rơ le) hay relay điện, là một công tắc điều khiển bằng dòng điện.

Các rơle điện cơ sử dụng nam châm điện để vận hành cơ khí công tắc. Các 'rơle trạng thái rắn', hay relay bán dẫn, là mạch chứa linh kiện bán dẫn thực hiện đổi mạch không có phần cơ khí.

Tên gọi rơ le trong tiếng Việt bắt nguồn từ tiếng Pháp (tiếng Pháp: relais électromagnétique).

Tổng quan

Rơle được sử dụng để kiểm soát mạch điện bằng tín hiệu công suất thấp, đảm bảo cách điện giữa phần kiểm soát và mạch điều khiển, hoặc khi nhiều mạch cần được kiểm soát bởi một tín hiệu duy nhất. Rơle đầu tiên xuất hiện trong các mạch điện báo đường dài, hoạt động như bộ khuếch đại, lặp lại tín hiệu từ một mạch và truyền sang mạch khác. Rơle được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện thoại và các máy tính thời kỳ đầu để điều hành mạch logic. Một loại rơle đặc biệt có khả năng xử lý công suất cao để điều khiển trực tiếp động cơ điện hoặc tải lớn được gọi là contactor.

Rơle trạng thái rắn kiểm soát mạch điện mà không cần bộ phận chuyển động.

Nguyên lý hoạt động

Khi cuộn dây từ được cấp điện, nó tạo ra từ trường.

Từ trường

$B=LI=\frac{NA}{l}\mathrm{\mu <!--\; \mu \; -->}I$

Lực từ của từ trường hướng xuống khi dòng điện đi xuống

$F=Bl=NA\mathrm{\mu <!--\; \mu \; -->}I$

Cấu trúc chính

Rơ le điện cơ

Rơ le bao gồm nam châm điện (1), cần dẫn động (2) và các ngõ vào ra (3). Khi dòng điện chạy qua cuộn dây nam châm điện (1), cơ năng chuyển mạch từ ngõ 'thường đóng' (normally closed, ngõ trên sơ đồ) sang ngõ 'thường mở' (normally open).

Các thanh đổi mạch có thể được lắp lẫy lò xo để quá trình đóng cắt diễn ra nhanh chóng.

Rơ le trạng thái rắn (SSR)

SSR (Relay trạng thái rắn) là thuật ngữ không chính thức để chỉ các mạch công tắc sử dụng linh kiện bán dẫn, hiện nay thường được gọi là chuyển mạch (Switch). Trong mạch này, tín hiệu điều khiển A làm chuyển đổi ngõ vào ra X Y từ trạng thái 'thường mở' (normally open) sang 'đóng' (closed) để dẫn điện. Do công nghệ chế tạo và yêu cầu, không có relay trạng thái rắn loại 'thường đóng' (normally closed).

Các chuyển mạch tín hiệu nhỏ được chế tạo thành vi mạch, ví dụ như mạch CD4066 là 'CMOS Quad Bilateral Switch'. Các chuyển mạch tín hiệu này có thể không cần phân biệt ngõ vào hay ra, như ngõ X hay Y của vi mạch CD4066.

Các mạch công suất lớn sử dụng transistor BJP, MOSFET hay TRiAC để đóng cắt dòng điện. Khi đó, cần phân biệt rõ lối vào và ra của dòng năng lượng.

Phân loại

Chủng loại relay rất đa dạng và không ngừng phát triển để phục vụ đổi mới thiết bị. Việc phân loại dựa trên các đặc trưng vận hành khác nhau.

Chú ý rằng trạng thái 'được cấp điện của nam châm điện' là khi nam châm nhận đủ dòng điện để thực hiện hoàn toàn quá trình đổi mạch.

Theo số lượng cụm ngõ vào ra

Bộ ba 'ngõ vào - ngõ ra thường đóng - ngõ ra thường mở' là thành phần cơ bản của relay. Một relay cụ thể được sản xuất sẽ có:

• Số lượng cụm đổi mạch, tương ứng với số ngõ vào.
• Nếu bỏ đi ngõ ra thường đóng hoặc ngõ ra thường mở, relay sẽ mang tên của ngõ ra còn lại.

Lật và chốt

• Relay lật sẽ đổi mạch khi được cấp dòng điện vào nam châm điện và trở lại trạng thái bình thường khi ngừng cấp điện.
• Relay chốt sẽ đổi mạch khi có xung dòng điện vào nam châm điện và duy trì trạng thái này ngay cả khi ngừng cấp điện.

Relay chốt với điện áp thấp (12 hoặc 24 V) thường được sử dụng ở châu Âu để bật tắt đèn và thiết bị điện trong nhà ở. Chúng đảm bảo an toàn điện và các nút ấn cấp điện cho nam châm điện có thể bố trí song song với số lượng tùy ý, đặt ở vị trí tiện lợi cho việc bật tắt. Khi một nút ấn cấp điện, relay sẽ chuyển đổi bật⇔tắt cho dãy đèn, ví dụ như đèn chiếu sáng cầu thang, cho phép bật tắt từ bất kỳ tầng nào.

Các tính năng nâng cao

Các relay được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong các mạch đặc thù.

• Relay đổi mạch tần số cao: sử dụng trong mạch antenna của máy thu phát tin dùng chung antenna.
• Relay chống hồ quang: dùng trong các mạch có điện áp hoặc dòng điện lớn.

Chú thích

• Linh kiện điện tử

Liên kết ngoài

• Sổ tay Relay của Kỹ sư, ấn bản thứ 5, được xuất bản bởi Hiệp hội Relay và Công tắc (RSIA) – trước đây là NARM
• Relay điện từ và Relay trạng thái rắn (SSR), mô tả kỹ thuật chung, chức năng, hành vi tắt và các tính năng thiết kế
• Relay cơ điện
• Thông tin về relay và mạch relay chốt
• 'Máy tính Relay của Harry Porter', một máy tính được làm từ relay
• 'Relay Computer Two', bởi Jon Stanley
• Kết nối Relay với vi điều khiển
• Bài viết kỹ thuật về Relay, bởi O/E/N India Limited
• Bảo tàng Relay ảo