Rơ le nhiệt là gì? Cách hoạt động và ứng dụng trong thực tế

Rơ le nhiệt là thiết bị bảo vệ quan trọng trong hệ thống điện, giúp ngắt mạch tự động khi dòng điện quá tải hoặc nhiệt độ tăng cao, tránh hư hỏng động cơ và thiết bị điện. Hoạt động dựa trên nguyên lý giãn nở nhiệt của kim loại, rơ le nhiệt đảm bảo an toàn, nâng cao tuổi thọ máy móc và được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Vậy rơ le nhiệt là gì, cấu tạo và nguyên lý hoạt động ra sao? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây!

1. Rơ le nhiệt là gì?

Rơ le nhiệt (thermal relay) là một thiết bị điện dùng để bảo vệ các thiết bị điện khỏi tình trạng quá tải bằng cách giám sát nhiệt độ. Thiết bị này hoạt động trên nguyên lý biến đổi nhiệt năng thành chuyển động cơ học, từ đó tác động đóng ngắt một mạch điện khi nhiệt độ vượt quá giá trị an toàn.

2. Cấu tạo của rơ le nhiệt

Rơ le nhiệt gồm các bộ phận chính sau:

• Thanh lã nhân (đỉnh nhiệt): Thành phần chính có tính giãn nở theo nhiệt độ.
• Tiếp điểm (đóng/mở): Kích hoạt khi thanh lã nhân bị biến dạng do nhiệt độ tăng.
• Lò xo hồi vị: Giúp đưa rơ le về trạng thái bình thường khi nhiệt độ giảm.
• Nút chỉnh dòng điện: Dùng để tính toán giá trị dòng điện bảo vệ.

3. Nguyên lý hoạt động của rơ le nhiệt

Rơ le nhiệt hoạt động dựa trên hiện tượng giãn nở nhiệt của kim loại khi dòng điện chạy qua quá mức cho phép. Cấu tạo chính của rơ le nhiệt gồm các thanh kim loại lưỡng kim (bimetallic strip), khi bị đốt nóng sẽ cong đi do hai kim loại có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau.

Quy trình hoạt động:

1. Dòng điện bình thường: Khi dòng điện qua mạch ổn định, thanh lưỡng kim không bị biến dạng, tiếp điểm vẫn đóng và động cơ hoạt động bình thường.
2. Dòng điện quá tải: Nếu dòng điện tăng cao vượt mức cho phép, nhiệt độ thanh lưỡng kim tăng lên, làm nó bị uốn cong. Khi đạt đến giới hạn nhất định, thanh lưỡng kim đẩy cơ cấu cắt mạch, làm tiếp điểm mở ra và ngắt dòng điện cấp cho động cơ.
3. Phục hồi hoạt động: Sau khi nhiệt độ giảm xuống, thanh lưỡng kim trở về trạng thái ban đầu. Một số rơ le nhiệt có chế độ tự động phục hồi, trong khi một số khác cần được reset thủ công.

Nhờ nguyên lý này, rơ le nhiệt giúp bảo vệ động cơ và thiết bị điện khỏi nguy cơ hỏng hóc do quá tải, tăng độ an toàn và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

4. Ứng dụng của rơ le nhiệt trong thực tế

Rơ le nhiệt đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống điện và tự động hóa, giúp bảo vệ thiết bị khỏi sự cố quá tải. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của rơ le nhiệt:

• Bảo vệ động cơ điện
  • Rơ le nhiệt được lắp đặt trong mạch điều khiển của động cơ để ngắt nguồn khi dòng điện vượt quá mức an toàn.
  • Ngăn ngừa hư hỏng do quá tải hoặc kẹt cơ khí, giúp tăng tuổi thọ động cơ.
• Bảo vệ hệ thống máy bơm
  • Trong các hệ thống bơm nước, rơ le nhiệt giúp ngắt bơm khi có sự cố quá tải hoặc khi động cơ chạy khô quá lâu, tránh tình trạng cháy cuộn dây.
• Ứng dụng trong ngành sản xuất và tự động hóa
  • Được sử dụng trong các hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất để bảo vệ máy móc khỏi sự cố điện quá tải.
  • Ứng dụng trong các tủ điện công nghiệp, giúp kiểm soát dòng điện và ngăn ngừa nguy cơ cháy nổ.
• Bảo vệ máy nén khí
  • Rơ le nhiệt giúp kiểm soát nhiệt độ và bảo vệ máy nén khí khỏi tình trạng quá tải hoặc làm việc liên tục trong thời gian dài.
• Ứng dụng trong hệ thống điều hòa không khí
  • Giúp bảo vệ máy nén và quạt trong hệ thống điều hòa khỏi quá tải, đảm bảo hiệu suất làm việc ổn định.

Nhờ khả năng bảo vệ đáng tin cậy, rơ le nhiệt được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, giúp đảm bảo an toàn và tối ưu hóa hoạt động của các thiết bị điện.

5. Lợi ích và hạn chế của rơ le nhiệt

Lợi ích:

• Bảo vệ thiết bị điện khỏi tình trạng quá tải.
• Cơ chế hoạt động đơn giản, dễ bảo trì.
• Chi phí thấp, hiệu quả cao.

Hạn chế:

• Độ chính xác không cao bằng các thiết bị điện tử hiện đại.
• Phản ứng chậm hơn so với các loại rơ le điện tử.

6. Cách lựa chọn rơ le nhiệt phù hợp

Việc chọn rơ le nhiệt đúng với nhu cầu sử dụng là rất quan trọng để bảo vệ thiết bị điện và đảm bảo hiệu suất hoạt động. Dưới đây là một số tiêu chí quan trọng cần xem xét:

• Xác định dòng điện định mức của động cơ
  • Chọn rơ le nhiệt có dải điều chỉnh dòng điện phù hợp với dòng điện định mức của động cơ.
  • Thông thường, rơ le nhiệt có thể điều chỉnh trong một khoảng nhất định (ví dụ: 5 – 8A, 10 – 16A,…).
• Loại rơ le nhiệt phù hợp với thiết bị
  • Rơ le nhiệt dạng lắp trực tiếp: Phù hợp với động cơ công suất nhỏ và vừa.
  • Rơ le nhiệt dạng lắp gián tiếp (qua biến dòng CT): Dùng cho động cơ công suất lớn, dòng điện cao.
• Dải điều chỉnh nhiệt độ
  • Đối với môi trường làm việc khắc nghiệt hoặc nhiệt độ cao, cần chọn rơ le nhiệt có khả năng chịu nhiệt tốt và dải điều chỉnh phù hợp.
• Loại reset (cài đặt lại) rơ le nhiệt
  • Reset tự động: Tiện lợi nhưng có thể gây nguy hiểm nếu động cơ khởi động lại khi chưa sẵn sàng.
  • Reset thủ công: Đảm bảo an toàn hơn vì cần người vận hành kiểm tra trước khi khởi động lại.
• Hãng sản xuất và chất lượng
  • Chọn các thương hiệu uy tín như Schneider, Siemens, Mitsubishi, LS, ABB… để đảm bảo độ bền và hiệu suất cao.
• Môi trường hoạt động
  • Nếu rơ le nhiệt được lắp đặt trong môi trường có độ ẩm cao, bụi bẩn nhiều, cần chọn loại có vỏ bảo vệ hoặc tiêu chuẩn chống nước, chống bụi cao (IP).

Lựa chọn rơ le nhiệt phù hợp giúp tối ưu hóa hiệu suất, đảm bảo an toàn và kéo dài tuổi thọ thiết bị điện trong hệ thống.

7. Kết luận

Rơ le nhiệt là một thiết bị bảo vệ quan trọng trong hệ thống điện, giúp giảm nguy cơ hỏng hóc do quá nhiệt. Việc chọn lựa và sử dụng đúng cách sẽ giúp tăng hiệu suất và độ bền cho các thiết bị điện.