Trong hệ thống điện từ dân dụng đến công nghiệp, sự an toàn của thiết bị và người sử dụng luôn là ưu tiên hàng đầu. Một trong những sự cố phổ biến nhất gây hư hỏng động cơ chính là quá tải dòng điện. Để giải quyết vấn đề này, rơ le nhiệt ra đời như một “vệ sĩ” thầm lặng, bảo vệ các thiết bị đắt tiền khỏi nguy cơ cháy nổ.
Vậy thực chất rơ le nhiệt là gì? Tại sao trong các tủ điện công nghiệp hay ngay cả chiếc nồi cơm điện, bình nóng lạnh tại nhà bạn đều có sự hiện diện của nó? Cùng nhamaydenled tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây
Rơ le nhiệt là gì?
Rơ le nhiệt (tên tiếng Anh là Thermal Overload Relay), hay còn được gọi dân dã là “đuôi nhiệt”, là một thiết bị điện có chức năng tự động đóng ngắt tiếp điểm dẫn tới mạch điện khi dòng điện đi qua vượt quá giới hạn cho phép (quá tải).
Khác với cầu chì hay aptomat (thường ngắt mạch tức thì khi ngắn mạch), rơ le nhiệt hoạt động dựa trên sự giãn nở vì nhiệt của kim loại. Do cần thời gian để thanh kim loại nóng lên và cong lại, rơ le nhiệt thường có thời gian tác động từ vài giây đến vài phút,. Vì đặc tính “trễ” này, nó không dùng để bảo vệ ngắn mạch mà chuyên dùng để bảo vệ quá tải cho động cơ và các thiết bị điện.
Trong thực tế lắp đặt, rơ le nhiệt hiếm khi hoạt động độc lập. Chúng thường được gắn kèm với Khởi động từ (Contactor) để tạo thành một bộ khởi động từ hoàn chỉnh, giúp bảo vệ động cơ điện một cách chắc chắn và an toàn nhất,.
Lịch sử của thiết bị này bắt nguồn từ năm 1835, khi nhà khoa học Joseph Henry phát minh ra nguyên lý hoạt động của rơ le, mở đường cho việc ứng dụng rộng rãi trong chuyển mạch và bảo vệ điện ngày nay,.
Chức năng và cách hoạt động của rơ le nhiệt
Để hiểu tại sao thiết bị nhỏ bé này lại quan trọng, chúng ta cần đi sâu vào cấu tạo của rơ le nhiệt và cách nó vận hành.
Cấu tạo của rơ le nhiệt
Mặc dù có nhiều mẫu mã khác nhau, nhưng một bộ rơ le nhiệt tiêu chuẩn thường bao gồm các bộ phận chính sau:
Thanh lưỡng kim (Bimetallic Strip): Đây là trái tim của thiết bị. Nó được ghép từ hai thanh kim loại có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau (thường là một tấm có hệ số giãn nở thấp như Invar và một tấm có hệ số giãn nở cao như đồng thau hoặc thép crom-niken),.
Dây đốt nóng: Bao quanh hoặc đặt cạnh thanh lưỡng kim để truyền nhiệt khi có dòng điện chạy qua,.
Hệ thống tiếp điểm:
Tiếp điểm thường đóng (NC – 95, 96): Mắc nối tiếp với mạch điều khiển (cuộn hút contactor). Khi quá tải, tiếp điểm này mở ra để ngắt điện khởi động từ, làm dừng động cơ,.
Tiếp điểm thường mở (NO – 97, 98): Khi quá tải, tiếp điểm này đóng lại, thường dùng để bật đèn báo lỗi hoặc còi báo động,.
Vít chỉnh dòng điện: Cho phép người dùng điều chỉnh ngưỡng dòng điện tác động cho phù hợp với thiết bị.
Nút phục hồi (Reset): Dùng để đưa rơ le về trạng thái ban đầu sau khi sự cố đã được khắc phục.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý làm việc của rơ le nhiệt dựa trên hiệu ứng nhiệt của dòng điện.
Trạng thái bình thường: Dòng điện chạy qua dây đốt nóng tỏa nhiệt, làm nóng thanh lưỡng kim. Tuy nhiên, với dòng định mức, độ cong của thanh lưỡng kim chưa đủ lớn để tác động lên cơ cấu nhả. Mạch điện vẫn đóng kín.
Trạng thái quá tải: Khi dòng điện tăng cao vượt mức cho phép, nhiệt lượng tỏa ra lớn khiến thanh lưỡng kim nóng lên nhanh chóng. Do hai lớp kim loại giãn nở không đều nhau, thanh lưỡng kim sẽ bị uốn cong về phía kim loại có hệ số giãn nở ít hơn,.
Ngắt mạch: Lực uốn cong này tác động vào đòn bẩy hoặc cơ cấu nhả, làm mở tiếp điểm thường đóng (NC). Lúc này, nguồn điện cấp cho cuộn hút của Contactor bị ngắt, dẫn đến Contactor nhả ra và ngắt điện toàn bộ động cơ, bảo vệ thiết bị khỏi cháy hỏng,.
Rơ le nhiệt được sử dụng trong các thiết bị nào
Không chỉ giới hạn trong các tủ điện công nghiệp khổng lồ, rơ le nhiệt hiện diện ngay trong các thiết bị quen thuộc quanh bạn.
Ứng dụng trong công nghiệp
Trong môi trường công nghiệp, rơ le nhiệt là thành phần bắt buộc để bảo vệ các động cơ 3 pha công suất lớn.
Động cơ điện: Bảo vệ các motor kéo băng chuyền, máy nghiền, quạt công nghiệp khỏi tình trạng kẹt trục hoặc quá tải lâu dài,.
Máy bơm nước công nghiệp: Ngắt điện khi máy bơm bị kẹt rác, chạy khô hoặc quá tải, ngăn chặn nguy cơ cháy cuộn dây,.
Ứng dụng trong dân dụng
Bạn có thể bất ngờ khi biết các thiết bị gia dụng sau đây đều sử dụng nguyên lý của rơ le nhiệt:
Bình nóng lạnh: Rơ le nhiệt giúp kiểm soát nhiệt độ nước. Khi nước quá nóng, rơ le tự động ngắt nguồn điện cấp cho thanh đốt để đảm bảo an toàn, tránh gây bỏng hoặc nổ bình,,.
Nồi cơm điện: Khi cơm chín (nước cạn, nhiệt độ tăng cao vượt mức 100 độ C), rơ le nhiệt (thường là dạng nam châm nhiệt hoặc lưỡng kim) sẽ nhảy, chuyển từ chế độ nấu sang chế độ giữ ấm, giúp cơm không bị cháy khét,,.
Bàn là (Bàn ủi): Rơ le giúp duy trì nhiệt độ ổn định. Khi bàn là đủ nóng, thanh lưỡng kim cong lên ngắt điện; khi nguội đi, nó thẳng lại và đóng điện tiếp tục đốt nóng,,.
Máy bơm nước gia đình: Bảo vệ động cơ khi bơm chạy quá lâu hoặc nguồn nước bị mất khiến máy chạy không tải sinh nhiệt,.
Các loại rơ le nhiệt phổ biến trên thị trường
Để đáp ứng đa dạng nhu cầu, thị trường hiện nay cung cấp các loại rơ le nhiệt với nhiều đặc điểm kỹ thuật khác nhau.
Phân loại theo số pha (Số cực):
Rơ le nhiệt 1 pha: Chuyên dùng cho các thiết bị điện dân dụng 220V như máy lạnh, tủ lạnh, máy bơm nhỏ,,.
Rơ le nhiệt 3 pha: Loại phổ biến nhất trong công nghiệp, dùng cho động cơ 3 pha (380V – 440V). Loại này bảo vệ hiệu quả cho các động cơ công suất lớn từ 3kW trở lên,,.
Phân loại theo cấu tạo:
Rơ le kiểu hở: Giá thành rẻ, dễ sửa chữa nhưng không chịu được môi trường bụi bẩn,.
Rơ le kiểu kín: Được bọc vỏ nhựa an toàn, chống bụi và ẩm, phù hợp môi trường khắc nghiệt,.
Phân loại theo phương thức đốt nóng:
Đốt nóng trực tiếp: Dòng điện đi trực tiếp qua thanh lưỡng kim. Loại này cấu tạo đơn giản nhưng khó thay đổi dòng định mức,.
Đốt nóng gián tiếp: Dòng điện đi qua dây đốt nóng độc lập. Ưu điểm là dễ thay đổi dải dòng điện bảo vệ,.
Đốt nóng hỗn hợp: Kết hợp cả hai cách trên, mang lại độ chính xác cao và ổn định nhiệt tốt nhất, đây là loại được ưa chuộng hiện nay,.
Các thương hiệu uy tín: Hiện nay tại Việt Nam, người dùng thường tin tưởng các loại rơ le nhiệt từ các hãng lớn như:
Schneider: Thương hiệu Pháp, nổi tiếng với độ bền và độ chính xác cao, dải dòng rộng,.
Mitsubishi: Thương hiệu Nhật Bản, hoạt động ổn định, giá thành hợp lý và rất phổ biến trong các nhà máy,,.
LS: Thương hiệu Hàn Quốc, thiết kế đẹp, dễ lắp đặt và chi phí cạnh tranh,,.
Lợi ích việc sử dụng rơ le nhiệt trong điện gia dụng
Việc trang bị rơ le nhiệt trong hệ thống điện mang lại những lợi ích thiết thực, không chỉ về kinh tế mà còn về an toàn tính mạng:
Bảo vệ thiết bị tối ưu: Rơ le ngăn chặn tình trạng động cơ bị nung nóng quá mức do quá tải kéo dài. Điều này giúp tăng tuổi thọ cho máy bơm, tủ lạnh, máy giặt, giảm thiểu chi phí sửa chữa hoặc thay mới đắt đỏ,.
An toàn phòng chống cháy nổ: Quá tải điện là nguyên nhân hàng đầu gây chập cháy dây dẫn và hỏa hoạn. Rơ le nhiệt ngắt mạch kịp thời giúp loại bỏ nguồn nhiệt nguy hiểm, bảo vệ ngôi nhà và gia đình bạn,.
Tiết kiệm điện năng: Khi thiết bị hoạt động quá tải, chúng tiêu thụ lượng điện năng lớn hơn mức cần thiết và sinh nhiệt vô ích. Rơ le giúp ngắt các thiết bị đang gặp sự cố, tránh lãng phí điện năng,.
Vận hành tự động và bền bỉ: Rơ le hoạt động tự động dựa trên nhiệt độ, không cần sự can thiệp của con người. Một số loại có chế độ tự động Reset (Auto Reset), giúp hệ thống hoạt động liên tục mà không cần thao tác thủ công sau khi sự cố thoáng qua đã hết.
Rơ le nhiệt là một thành phần không thể thiếu trong bất kỳ hệ thống điện nào. Hiểu rõ rơ le nhiệt là gì, cấu tạo của rơ le nhiệt cũng như cách lựa chọn đúng các loại rơ le nhiệt sẽ giúp bạn chủ động hơn trong việc bảo vệ hệ thống điện của mình, đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế lâu dài.
