Relay là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Relay là một trong những thiết bị được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hiện nay, đặc biệt là trong tự động hóa và sản xuất. Trong bài viết này, Hoàng Thiên Phú sẽ giải đáp tổng quát về relay là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các loại relay thông dụng và ứng dụng thực tiễn của chúng. Nhờ đó, bạn sẽ nắm rõ hơn về vai trò quan trọng của relay trong các hệ thống tự động hóa và cách chọn relay phù hợp với nhu cầu của mình. 

1. Relay là gì?

Relay (hay còn gọi là rơ le) là một công tắc điện tử có khả năng điều khiển dòng điện lớn hơn nhiều so với dòng điện mà nó đang sử dụng.

Nói dễ hiểu, rơ le giống như một đòn bẩy điện, có chức năng chuyển đổi. Nó được kích hoạt bởi một dòng điện nhỏ nhưng lại có khả năng bật các thiết bị khác, cho phép chúng hoạt động với dòng điện lớn hơn nhiều so với dòng điện hiện tại.

Trên mỗi rơ le có 3 ký hiệu:

• COM (chân chung): là chân nối chung, nơi kết nối nguồn cấp và luôn được kết nối với một trong hai chân còn lại. Việc nối chung với chân nào phụ thuộc vào trạng thái của rơ le.
• NC (Normally Closed): Có nghĩa là chân này thường ở trạng thái đóng. Khi rơ le không hoạt động (OFF), chân COM sẽ kết nối với chân NC.
• NO (Normally Open): Khi rơ le ở trạng thái hoạt động (ON), chân COM sẽ nối với chân NO. Để điều khiển dòng điện khi rơ le ở trạng thái OFF, bạn nối COM với NC và khi rơ le ON, dòng này sẽ bị ngắt. Ngược lại, nếu bạn muốn kết nối khi rơ le ON, hãy nối COM với NO.

Xem thêm: Relay trung gian là gì? Cấu tạo, công dụng và cách hoạt động

2. Cấu tạo của relay

Relay có bản chất là một nam châm điện kết hợp với một loạt các tiếp điểm để đóng cắt, được thiết kế theo kiểu hiện đại giúp dễ dàng lắp đặt và sử dụng. Cấu trúc cơ bản của relay gồm 3 thành phần chính:

• Khối nhận tín hiệu (cơ cấu tiếp nhận): Nhận tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành tín hiệu phù hợp để gửi đến khối trung gian.
• Khối trung gian (cơ cấu trung gian): Nhận tín hiệu từ khối tiếp nhận và biến đổi nó thành tín hiệu điều khiển cho relay.
• Khối thực thi (cơ cấu chấp hành): Thực hiện hành động trên mạch điều khiển, cho phép relay đóng hoặc mở các tiếp điểm điện.

3. Nguyên lý hoạt động của rơ le

Rơ le hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ. Khi được cấp điện vào cuộn dây, dòng điện tạo ra từ trường làm tác động lên phần ứng, từ đó thay đổi trạng thái của các tiếp điểm. Tùy thiết kế, rơ le có thể sử dụng một hoặc nhiều tiếp điểm để thực hiện đóng, ngắt hoặc chuyển mạch điện.

Rơ le thường có mạch điều khiển và mạch tải được cách ly về điện. Mạch điều khiển cấp điện cho cuộn dây để kích hoạt rơ le, trong khi các tiếp điểm của rơ le thực hiện đóng hoặc ngắt mạch tải theo trạng thái tương ứng. Nhờ đó, tín hiệu điều khiển có thể được sử dụng để kiểm soát một mạch điện khác.

Dòng điện cần thiết để kích hoạt cuộn dây phụ thuộc vào điện áp cuộn dây, loại rơ le và thông số của từng model. Với các mạch điều khiển có dòng đầu ra thấp, có thể sử dụng transistor hoặc mạch điều khiển trung gian để cung cấp dòng phù hợp cho cuộn dây rơ le.

4. Các thông số của bộ module relay

Các thông số của module relay rất quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả trong các hệ thống. Những thông số này bao gồm:

Hiệu điện thế kích thích tối ưu:

Yếu tố này quyết định khả năng hoạt động đúng của relay. Chẳng hạn, nếu bạn muốn điều khiển một bóng đèn 220V từ một cảm biến ánh sáng có hoạt động từ 5 – 12V, bạn sẽ cần một module relay với hiệu điện thế kích thích là 5V hoặc 12V.

Hiệu điện thế và cường độ dòng điện tối đa:

Thông số này cho biết mức dòng điện và điện áp tối đa mà relay có thể chịu đựng. Thông thường, chúng ta có thể tìm thấy thông tin này được in sẵn trên thiết bị.

Tìm hiểu thêm: Terminal trong điện là gì? Cấu tạo và cách chọn phù hợp

5. Vai trò và chức năng của rơ le

Relay đóng vai trò như một công tắc điều khiển bằng điện, cho phép sử dụng tín hiệu từ mạch điều khiển để đóng, ngắt hoặc chuyển đổi mạch tải. Nhờ đó, một tín hiệu điều khiển có dòng điện nhỏ có thể tác động đến tải có mức dòng điện lớn hơn, trong phạm vi định mức của tiếp điểm relay. 

Ngoài ra, rơ le còn có một số chức năng phổ biến khác phải kể đến gồm:

• Bảo vệ mạch điện: Một số loại relay chuyên dụng có khả năng phát hiện các điều kiện bất thường như quá dòng, quá áp hoặc mất pha, sau đó phát tín hiệu để ngắt mạch và hạn chế nguy cơ hư hỏng thiết bị.
• Phân phối tín hiệu: Cho phép một tín hiệu điều khiển được chuyển tiếp đến nhiều mạch hoặc thiết bị khác nhau thông qua các tiếp điểm.
• Chuyển mạch tải: Điều khiển việc kết nối hoặc chuyển đổi giữa các tải khác nhau dựa trên tín hiệu từ mạch điều khiển.
• Điều khiển an toàn: Được sử dụng trong các hệ thống máy móc, sản xuất và tự động hóa để thực hiện chức năng ngắt hoặc chuyển trạng thái khi phát hiện điều kiện không an toàn.
• Thực hiện logic điều khiển: Khi kết hợp nhiều relay, các tiếp điểm có thể được sử dụng để xây dựng một số mạch logic như NOT, OR, AND, phục vụ điều khiển tuần tự và liên động an toàn.

6. Các loại rơ le trên thị trường

Hiện nay, relay được phân loại thành nhiều dạng khác nhau, nhưng loại được sử dụng rộng rãi nhất là:

• Rơ le điện tử: Sử dụng linh kiện điện tử để phát hiện và xử lý tín hiệu điều khiển, sau đó thực hiện đóng, ngắt hoặc chuyển mạch theo yêu cầu. Loại rơ le này thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển và tự động hóa.
• Rơ le bảo vệ điện áp: Có chức năng giám sát điện áp trong mạch và tác động khi điện áp vượt quá hoặc thấp hơn ngưỡng cài đặt. Thiết bị thường được sử dụng để bảo vệ máy móc và thiết bị điện trước tình trạng điện áp bất thường.
• Rơ le bảo vệ dòng: Giám sát cường độ dòng điện trong mạch và kích hoạt tiếp điểm khi dòng điện vượt hoặc thấp hơn giá trị cài đặt, tùy loại. Rơ le thường được ứng dụng để phát hiện quá dòng và hỗ trợ bảo vệ hệ thống điện.
• Rơ le chốt từ tính: Sử dụng cơ cấu từ tính để duy trì trạng thái tiếp điểm sau khi tín hiệu kích hoạt đã ngừng. Relay chỉ thay đổi trạng thái khi nhận được tín hiệu điều khiển phù hợp, giúp giảm nhu cầu cấp điện liên tục cho cuộn dây.
• Rơ le bán dẫn (Solid State Relay – SSR): Sử dụng linh kiện bán dẫn thay cho các tiếp điểm cơ khí để thực hiện đóng cắt tải. SSR có ưu điểm đóng cắt nhanh, hoạt động êm và không xảy ra hiện tượng mài mòn tiếp điểm cơ khí.

7. Ứng dụng của rơ le trong thực tế

Rơ-le là một linh kiện điện tử có tính ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Cụ thể, những ứng dụng thực tế của rơ le bao gồm:

• Được sử dụng trong các mạch điện và thiết bị điện cho cả công nghiệp lẫn dân dụng nhờ vào khả năng tự động hóa.
• Được áp dụng phổ biến trong hệ thống giám sát an toàn công nghiệp, với vai trò đóng ngắt điện để bảo vệ máy móc khi có sự cố xảy ra.
• Chức năng chuyển tiếp mạch đóng ngắt cho các thiết bị điện tử như tủ lạnh, máy giặt và máy móc công nghiệp.
• Tích hợp ở đầu ra của nhiều thiết bị như màn hình, HMI và công tắc cảm biến.
• Được sử dụng trong dây chuyền sản xuất tự động, để giám sát vận hành và kết hợp với các cảm biến nhằm thực hiện việc đóng ngắt mạch tự động (như cảm biến nhiệt độ, mức nước và độ ẩm…).

Khám phá thêm: Đầu cos nối dây điện là gì? Phân loại, ứng dụng và cách chọn

Qua bài viết, hy vọng bạn đã hiểu rõ hơn relay là gì, từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các loại relay phổ biến đến vai trò và ứng dụng trong hệ thống điện, điều khiển. Nếu cần tư vấn hoặc tìm mua relay hoặc các thiết bị điện, bạn có thể liên hệ Hoàng Thiên Phú qua Hotline: 0909 909 149 để được hỗ trợ.