Relay là gì?
Relay là thiết bị điện hoạt động theo nguyên tắc: khi đại lượng đầu vào (dòng điện, điện áp, nhiệt độ, thời gian, hoặc tín hiệu điều khiển) đạt đến ngưỡng đặt trước, thiết bị thực hiện thao tác đóng hoặc mở một hoặc nhiều mạch điện đầu ra.
Tên gọi “relay” xuất phát từ tiếng Pháp “relais” — trạm tiếp sức, phản ánh đúng chức năng: nhận tín hiệu yếu từ một nguồn và “tiếp sức” cho mạch khác mạnh hơn. Trong hệ thống điện Việt Nam, relay thường được gọi là “rơ-le” theo phiên âm tiếng Pháp.
Điểm khác biệt cơ bản giữa relay và contactor: relay được thiết kế cho mạch tín hiệu và điều khiển (dòng tiếp điểm thường dưới 16A), trong khi contactor xử lý mạch động lực dòng lớn (từ 9A đến hàng trăm ampere). Ranh giới này không tuyệt đối — một số relay công suất có thể mang dòng đến 30A — nhưng về nguyên tắc thiết kế và ứng dụng, hai thiết bị có vai trò rõ ràng khác nhau.
Nguyên lý hoạt động chung
Dù có nhiều loại relay khác nhau, phần lớn đều tuân theo nguyên lý chung:
- Cảm nhận (sensing): Phần tử cảm nhận nhận đại lượng đầu vào — cuộn dây điện từ, thanh bimetal, mạch điện tử, vi xử lý…
- So sánh (comparing): So sánh đại lượng đo được với ngưỡng đặt trước
- Tác động (actuating): Khi vượt ngưỡng, cơ cấu tác động đóng hoặc mở tiếp điểm đầu ra
Relay điện từ cổ điển dùng cuộn dây và lõi thép; relay điện tử hiện đại dùng comparator, thyristor hoặc opto-coupler để tách ly galvanic giữa mạch điều khiển và mạch tải.
Phân loại relay đầy đủ
| Loại relay | Nguyên lý | Ứng dụng chính | Ký hiệu/Hãng tiêu biểu |
|---|---|---|---|
| Relay trung gian | Điện từ | Khuếch đại tín hiệu PLC → contactor, liên động mạch | OMRON MY2/MY4, Finder 55.32 |
| Relay nhiệt (overload relay) | Bimetal nhiệt điện | Bảo vệ quá tải motor | LRD Schneider, 3UA Siemens, MT-32 LS |
| Relay thời gian | Điện tử/RC/kỹ thuật số | Mạch sao-tam giác, trì hoãn khởi động | OMRON H3CR, Finder 88, RE22 Schneider |
| Relay bảo vệ quá dòng | Điện từ/điện tử | Bảo vệ đường dây, máy biến áp (ANSI 50/51) | SEL-751, Siemens 7SJ85 |
| Relay bảo vệ quá áp/thấp áp | Điện tử | Bảo vệ thiết bị khỏi sự cố nguồn | ANSI 59/27, Finder 7P, SELEC VM10 |
| Relay so lệch | Điện tử/số | Bảo vệ máy biến áp, máy phát (ANSI 87) | SEL-387, GE Multilin 745 |
| Relay khoảng cách | Điện tử/số | Bảo vệ đường dây truyền tải (ANSI 21) | ABB REL670, Siemens 7SA86 |
| Relay chạm đất | Điện tử/lõi từ toàn | Phát hiện sự cố chạm đất (ANSI 64/51N) | ANSI 64, Schneider Sepam |
| Relay SSR (solid-state) | Bán dẫn (triac/SCR) | Đóng cắt nhanh, không hồ quang, lò điện trở | Crydom, Omron G3NA |
| Relay RCCB/RCD | Biến dòng vi sai | Bảo vệ chạm điện người (dòng rò 30mA) | IEC 61008, Schneider iID, ABB F200 |
So sánh relay và contactor
| Tiêu chí | Relay | Contactor |
|---|---|---|
| Dòng tiếp điểm | Thường ≤ 16A | 9A đến 800A+ |
| Mục đích | Tín hiệu, điều khiển, bảo vệ | Đóng cắt mạch động lực |
| Tuổi thọ cơ học | 10–100 triệu lần | 1–30 triệu lần |
| Buồng dập hồ quang | Thường không có | Có (bắt buộc) |
| Lắp đặt | Socket DIN, PCB | Ray DIN, bulkhead |
| Giá thành | Thấp hơn nhiều | Cao hơn theo dải dòng |
Relay trong hệ thống PLC
Trong kiến trúc điều khiển công nghiệp hiện đại, relay đóng vai trò cầu nối giữa thế giới tín hiệu số (PLC, HMI) và thế giới thực (motor, van, cơ cấu chấp hành):
- Relay trung gian: PLC output dòng nhỏ (0,1A) → relay trung gian → contactor cuộn hút 0,8A. Cách ly galvanic bảo vệ CPU PLC.
- Relay thời gian: Tạo trễ phần cứng độc lập với chương trình PLC, đảm bảo an toàn ngay cả khi PLC treo.
- Relay SSR: PLC output 24VDC → SSR → lò điện trở 220VAC. Không có tiếng ồn cơ học, tuổi thọ cao trong môi trường đóng cắt tần số lớn.
- Relay bảo vệ số (IED): Nhận dữ liệu từ BI/BU, kết nối SCADA qua Modbus/IEC 61850, tự động cắt máy cắt khi phát hiện sự cố.
Xu hướng hiện đại là tích hợp nhiều chức năng relay vào một module IED (Intelligent Electronic Device) kết nối mạng, thay thế tủ relay cổ điển nhiều thiết bị rời rạc.