Trên trang này
Rơ-le giám sát điện áp đo lường nguồn cung cấp AC hoặc DC và thay đổi tiếp điểm đầu ra khi xảy ra một điều kiện đã được cấu hình. Tùy thuộc vào từng model cụ thể, thiết bị có thể phát hiện tình trạng thấp áp, quá áp, mất pha, sai thứ tự pha hoặc mất cân bằng điện áp. Rơ-le thường không không ngắt trực tiếp động cơ hoặc đường dây cấp nguồn. Thay vào đó, tiếp điểm đầu ra của nó điều khiển cuộn dây contactor, đầu vào trip của máy cắt, đầu vào bộ điều khiển logic lập trình (PLC), thiết bị báo động hoặc khóa liên động để thực hiện thao tác cần thiết.
Do đó, việc ứng dụng đúng đòi hỏi ba quyết định riêng biệt: điện áp nào được đo, điều kiện nào làm thay đổi đầu ra của rơ-le và thiết bị ngoại vi nào sẽ tác động dựa trên tín hiệu đó.
Những điểm chính
- Rơ-le giám sát là thiết bị đo lường và điều khiển, thông thường không phải là thiết bị đóng cắt công suất.
COM,NC, VàKHÔNGmô tả các tiếp điểm ở trạng thái bình thường, không được cấp điện; logic trạng thái hoạt động bình thường vẫn phụ thuộc vào nguyên lý vận hành của rơ-le.- Các số hiệu chân tiếp điểm chuyển đổi phổ biến theo tiêu chuẩn IEC bao gồm
11-12-14hay15-16-18, nhưng bảng dữ liệu kỹ thuật và sơ đồ đấu nối chính xác luôn được ưu tiên hàng đầu. - Các thiết bị một pha thường cảm biến
L-N,L1-L2, hoặc+/-, tùy thuộc vào kiểu máy và mạch điện. - Các thiết bị ba pha thường cảm biến
L1-L2-L3; kết nối trung tính chỉ bắt buộc đối với các kiểu máy và chức năng được thiết kế choL1-L2-L3-Nhệ thống. - Mất pha trong động cơ ba pha đang vận hành có thể gây ra hiện tượng chạy một pha, quá dòng và quá nhiệt gây hư hỏng. Phản ứng bảo vệ thông thường là dừng hoặc ngăn chặn việc khởi động thiết bị.
- Các cài đặt về ngưỡng, độ trễ, thời gian trễ, bộ nhớ và thiết lập lại phải phù hợp với tải và đặc tính của hệ thống, không nên sử dụng các giá trị chung chung trên internet.
Rơ-le giám sát điện áp là gì?
Rơ-le giám sát điện áp là một thiết bị điều khiển công nghiệp dùng để giám sát một hoặc nhiều điện áp và cung cấp đầu ra rời rạc khi điều kiện đo lường ở trạng thái bình thường hoặc lỗi. Thiết bị này thường được lắp trên thanh ray DIN bên trong tủ điều khiển, mặc dù vẫn có các kiểu lắp đặt khác.
Danh mục sản phẩm bao gồm một số chức năng khác nhau:
| Chức năng giám sát | Những gì thiết bị đánh giá | Phản ứng điều khiển điển hình |
|---|---|---|
| Điện áp thấp | Điện áp thấp hơn ngưỡng cài đặt tối thiểu | Ngắt khởi động từ, chặn lệnh khởi động hoặc phát tín hiệu báo động sau một khoảng thời gian trễ |
| Quá áp | Điện áp cao hơn ngưỡng cài đặt tối đa | Thay đổi đầu ra điều khiển hoặc phát tín hiệu đến hệ thống giám sát |
| Mất pha | Một pha bị mất hoặc thấp hơn tiêu chuẩn phát hiện của thiết bị | Dừng hoặc ngăn chặn tải ba pha |
| Thứ tự pha | Thứ tự pha L1, L2 và L3 không chính xác | Ngăn chặn động cơ nhạy cảm với chiều quay khởi động |
| Mất cân bằng điện áp | Chênh lệch giữa các điện áp pha vượt quá giới hạn đã cấu hình | Dừng hoặc cảnh báo trước khi xảy ra tình trạng vận hành mất cân bằng kéo dài |
| Giám sát cửa sổ (Window monitoring) | Điện áp phải duy trì trong khoảng giữa giới hạn dưới và giới hạn trên | Chỉ duy trì trạng thái đầu ra bình thường khi nằm trong phạm vi cho phép |
Không phải rơ-le giám sát nào cũng thực hiện mọi chức năng. Ví dụ, dòng K8AK-PM của Omron được mô tả cho việc giám sát điện áp ba pha, thứ tự pha và mất pha, trong khi ABB cung cấp các biến thể ba pha khác nhau với sự kết hợp của giám sát quá áp, thấp áp, mất pha, mất cân bằng và thứ tự pha. Việc lựa chọn phải bắt đầu từ các chức năng chính xác được yêu cầu.
Nguyên lý hoạt động của rơ-le giám sát điện áp
Nguyên lý hoạt động thực tế có thể được chia thành ba lớp.
1. Đo lường
Các đầu cực cảm biến được kết nối với đại lượng điện cần giám sát. Một thiết bị một pha có thể đo điện áp dây-trung tính, dây-dây hoặc điện áp một chiều (DC). Một thiết bị ba pha có thể đo điện áp pha-pha, điện áp pha-trung tính, hoặc cả hai, tùy thuộc vào cấu hình mạch và hệ thống đấu dây của nó.
Một số rơ-le được cấp nguồn trực tiếp từ mạch đo. Những loại khác sử dụng các đầu cực cấp nguồn riêng biệt như A1/A2 và các đầu vào đo lường riêng biệt. Sự khác biệt này ảnh hưởng đến những gì xảy ra nếu mạch đo hoặc nguồn điều khiển phụ trợ bị mất.
2. Đánh giá
Các linh kiện điện tử bên trong so sánh giá trị đo được với các tiêu chí đã cấu hình. Logic này có thể bao gồm:
- một ngưỡng thấp áp;
- một ngưỡng quá áp;
- một ngưỡng cửa sổ trên và dưới;
- phát hiện thứ tự pha hoặc mất pha;
- một ngưỡng mất cân bằng pha;
- độ trễ khởi động, tác động hoặc phục hồi;
- độ trễ (hysteresis) giữa các điểm tác động và điểm đặt lại;
- cơ chế tự động đặt lại hoặc chốt/đặt lại bằng tay.
Các đèn LED hoặc màn hình trên bảng điều khiển phía trước có thể hiển thị nguồn cấp, trạng thái rơ-le, điện áp đo được hoặc mã lỗi. Ý nghĩa của từng chỉ báo tùy thuộc vào từng kiểu máy cụ thể.
Tác động đầu ra
Sau khi điều kiện lỗi thỏa mãn logic thời gian đã cấu hình, rơ-le sẽ thay đổi trạng thái tiếp điểm đầu ra của nó. Tiếp điểm khô đó sau đó sẽ đóng cắt một mạch điều khiển. Nó có thể ngắt điện cuộn dây công tắc tơ, gửi tín hiệu đến PLC, kích hoạt báo động hoặc vận hành mạch cắt của máy cắt được phê duyệt.
Sự phân tách này rất quan trọng. Tiếp điểm rơ-le giám sát phải được định mức cho tải điều khiển và loại sử dụng, nhưng nó không tự động được định mức để đóng cắt dòng điện của động cơ hoặc đường dây cấp nguồn được bảo vệ.
Logic tiếp điểm đầu ra: COM, NC và NO
Một đầu ra đơn cực hai ngả (SPDT) có ba cực:
| Liên hệ | Nghĩa là ở trạng thái bình thường, không được cấp điện | Các ví dụ phổ biến theo tiêu chuẩn IEC |
|---|---|---|
| COM | Tiếp điểm động chung | 11 hay 15 |
| NC | Thường đóng với cực COM | 12 hay 16 |
| KHÔNG | Thường mở so với cực COM | 14 hay 18 |
Đối với một tiếp điểm 11-12-14 chuyển đổi chung:
Rơ-le ở trạng thái không cấp điện:Các thuật ngữ “bình thường” (normal), “NO” và “NC” đề cập đến trạng thái cơ khí khi không cấp điện—không mặc định là “nguồn ổn định” hay “có lỗi”. Để biết tiếp điểm nào đóng trong quá trình vận hành bình thường, hãy đọc sơ đồ chức năng.
Nguyên lý mạch kín
Nhiều ứng dụng bảo vệ cấp điện cho rơ-le đầu ra khi nguồn điện được giám sát ở trạng thái ổn định. Một lỗi kéo dài sẽ làm rơ-le đầu ra mất điện. ABB ghi nhận nguyên lý mạch kín này cho rơ-le giám sát pha CM-PFS của họ: các pha chính xác sẽ cấp điện cho đầu ra sau thời gian trễ khởi động, trong khi mất pha hoặc sai thứ tự pha sẽ làm chúng mất điện.
Kiến trúc này có thể nhận biết lỗi vì mất nguồn điều khiển, mất nguồn giám sát, đứt dây dẫn điều khiển hoặc phát hiện lỗi điện áp đều có thể làm nhả công tắc tơ. Toàn bộ mạch điều khiển vẫn phải được thiết kế sao cho trạng thái kết quả là an toàn cho máy móc.
Nguyên lý mạch hở
Một số thiết bị hoặc chức năng được chọn sẽ cấp điện cho đầu ra khi xảy ra lỗi. Điều này có thể phù hợp cho tín hiệu báo động, nhưng việc mất nguồn cấp cho rơ-le có thể khiến đầu ra báo lỗi không hoạt động. Đừng suy luận nguyên lý vận hành chỉ dựa trên số thứ tự chân đấu nối.
Sơ đồ đấu nối rơ-le giám sát điện áp một pha
Đây là khái niệm điều khiển chung, không thay thế cho sơ đồ sản phẩm.
NGUỒN ĐƯỢC GIÁM SÁTTrong cách bố trí mạch kín phổ biến này, tiếp điểm trạng thái bình thường của rơ-le giám sát sẽ hoàn thiện mạch cuộn dây contactor. Nếu điện áp vượt ra ngoài ngưỡng cho phép trong thời gian dài hơn độ trễ đã cấu hình, đầu ra giám sát sẽ nhả ra và contactor sẽ ngắt mạch tải.
Trước khi đấu nối, hãy trả lời các câu hỏi sau từ bảng dữ liệu kỹ thuật chính xác:
- Thiết bị có đo lường
L-N,L1-L2, hay DC+/-? - Thiết bị tự cấp nguồn từ mạch đo lường, hay cần
A1/A2nguồn phụ? - Cặp đầu ra nào đóng khi điện áp được giám sát ở trạng thái bình thường?
- Tiếp điểm đầu ra có phù hợp với điện áp cuộn dây contactor, dòng khởi động và loại sử dụng hay không?
- Rơ-le có tự động đặt lại sau khi điện áp phục hồi không, hay mạch điều khiển yêu cầu khởi động lại thủ công?
Đừng mặc định rằng mọi rơ-le một pha đều giới hạn ở mức 230 V. Các dòng sản phẩm bao gồm nhiều dải đo AC và DC khác nhau; hãy chọn model thực tế dựa trên điện áp hệ thống và các ngưỡng yêu cầu.
Sơ đồ đấu nối rơ-le giám sát điện áp ba pha
Một rơ-le giám sát ba pha điển hình sẽ cảm biến các pha ở phía trước contactor để có thể ngăn chặn việc khởi động khi nguồn điện đầu vào không ổn định và ngắt contactor nếu xảy ra lỗi được giám sát.
MẠCH ĐỘNG LỰCCác giới hạn quan trọng:
- Một rơ-le ba dây được thiết kế cho
L1-L2-L3không được tự ý chuyển đổi thành sơ đồ đo lường bốn dây. - Một thiết bị bốn dây
L1-L2-L3-Ncó thể sử dụng dây trung tính để cấp nguồn, đo lường pha-trung tính, hoặc cả hai. Hãy tuân thủ sơ đồ của thiết bị. - Thứ tự pha chính xác được xác định bởi thứ tự tại các cực cảm biến của rơ-le. Việc hoán đổi hai pha sẽ làm thay đổi thứ tự được phát hiện.
- Mất pha có thể khó phát hiện hơn sau khi động cơ đang chạy vì động cơ đang quay có thể tạo ra điện áp ngược trên pha bị mất. Hãy sử dụng rơ-le có đặc tính phát hiện mất pha phù hợp với ứng dụng.
- Mất một pha không mang lại lợi thế về tính liên tục cho động cơ ba pha. Việc tiếp tục chạy ở chế độ một pha có thể tạo ra dòng điện và nhiệt độ quá mức, vì vậy mục tiêu thông thường là dừng nhanh hoặc ngăn chặn khởi động.
Đối với các chức năng ba pha cụ thể của từng kiểu máy và các tùy chọn hệ thống đấu nối, hãy xem Hướng dẫn sử dụng rơ-le giám sát điện áp ba pha VIOX FCP18.
Cách rơ-le giám sát điện áp điều khiển khởi động từ (contactor)
Khởi động từ giúp cách ly mạch điều khiển công suất thấp với mạch động lực.
ĐO LƯỜNG QUYẾT ĐỊNH TÁC ĐỘNGĐầu ra của rơ-le giám sát thường được mắc nối tiếp với cuộn dây khởi động từ và các thiết bị điều khiển thông thường, chẳng hạn như nút nhấn dừng, tiếp điểm thường đóng (NC) của rơ-le nhiệt, công tắc áp suất hoặc đầu ra PLC. Mọi điều kiện yêu cầu phải ở trạng thái bình thường thì cuộn dây mới có thể được cấp điện. Bất kỳ chức năng dừng khẩn cấp hoặc các chức năng liên quan đến an toàn khác phải duy trì đúng kiến trúc, linh kiện, chẩn đoán và cấp hiệu năng theo thiết kế an toàn máy móc; rơ-le giám sát tiêu chuẩn không phải là rơ-le an toàn.
Khi lựa chọn giao diện:
- đảm bảo điện áp cuộn dây khởi động từ phù hợp với nguồn điều khiển;
- xác minh định mức tiếp điểm của rơ-le giám sát đối với chế độ sử dụng AC hoặc DC của cuộn dây, không chỉ dựa trên giá trị dòng điện thuần trở;
- sử dụng rơ-le trung gian trong trường hợp tiếp điểm giám sát không thể đóng cắt trực tiếp cuộn dây;
- cân nhắc sử dụng thiết bị triệt tiêu quá áp cho cuộn dây phù hợp, đặc biệt đối với cuộn dây DC, mà không làm ảnh hưởng đến thời gian nhả yêu cầu;
- duy trì cơ chế khởi động thủ công và tính năng chống tự động khởi động lại khi đánh giá rủi ro máy móc yêu cầu;
- không sử dụng tiếp điểm giám sát để thay thế cho mạch an toàn dừng khẩn cấp hoặc chức năng bảo vệ đạt chuẩn an toàn.
Đối với phía đóng cắt nguồn, hướng dẫn VIOX về đấu nối khởi động từ dạng mô-đun giải thích chi tiết hơn về các cực cuộn dây A1/A2 và khoảng cách tiếp điểm chính.
Rơ-le giám sát điện áp có thể phát hiện những lỗi nào?
Quá áp và thấp áp
Rơ-le so sánh điện áp với ngưỡng trên, ngưỡng dưới hoặc cả hai. Thông thường, sự sai lệch điện áp phải kéo dài trong khoảng thời gian trễ cài đặt trước khi đầu ra thay đổi, mặc dù một số lỗi nghiêm trọng hoặc đặc biệt có thể có quy tắc phản hồi riêng.
Mất pha
Giám sát mất pha phát hiện pha bị thiếu hoặc bị sụt giảm đáng kể theo phương pháp đo lường của sản phẩm. Đối với động cơ, mục tiêu thường là ngăn chặn việc khởi động hoặc dừng vận hành trước khi tình trạng mất pha gây ra dòng điện và nhiệt độ nguy hiểm.
Sai thứ tự pha
Rơ-le thứ tự pha xác minh thứ tự của ba đầu vào pha. Thứ tự sai có thể làm đảo ngược chiều quay của động cơ nhạy cảm với hướng. Rơ-le thường ngăn không cho khởi động từ đóng điện cho đến khi thứ tự đầu vào được hiệu chỉnh.
Mất cân bằng hoặc không đối xứng điện áp
Chức năng mất cân bằng so sánh các điện áp pha bằng phương pháp tính toán được quy định của kiểu thiết bị. Nếu độ không đối xứng được tính toán vượt quá giới hạn cài đặt trong khoảng thời gian trễ yêu cầu, đầu ra sẽ thay đổi trạng thái. Đừng mặc định rằng mọi rơ-le ba pha đều đo độ mất cân bằng, hoặc tất cả các nhà sản xuất đều sử dụng cùng một công thức.
Những gì nó không thể thay thế
Một rơ-le giám sát điện áp tiêu chuẩn không tự động cung cấp:
- bảo vệ quá tải động cơ hoặc kẹt rotor;
- bảo vệ ngắn mạch;
- bảo vệ chống sét lan truyền;
- bảo vệ dòng rò hoặc chạm đất;
- giám sát cách điện;
- các chức năng rơ-le an toàn;
- cân bằng cell pin hoặc hệ thống quản lý pin (BMS);
- bảo vệ giao diện lưới điện cho nhà máy phát điện;
- Logic điều khiển pin xe điện hoặc vòng lặp khóa liên động điện áp cao.
Một số thiết bị chuyên dụng kết hợp nhiều chức năng, nhưng bảng dữ liệu kỹ thuật và phạm vi chứng nhận chính xác phải xác định các chức năng đó.
Ngưỡng, Độ trễ (Hysteresis), Độ trễ tác động (Trip Delay) và Cài đặt thiết lập lại (Reset Settings)
Các cài đặt nên được rút ra từ phạm vi điện áp cho phép của thiết bị, đặc tính nguồn cung cấp, rủi ro quy trình và các chức năng của rơ-le giám sát.
Ngưỡng (Threshold)
Ngưỡng là mức điện áp hoặc tỷ lệ phần trăm mà tại đó rơ-le nhận diện tình trạng lỗi. Rơ-le cửa sổ (window relay) có cả ngưỡng dưới và ngưỡng trên. Hãy sử dụng thông số kỹ thuật của thiết bị được bảo vệ và các yêu cầu thiết kế áp dụng; không sao chép cài đặt chung mà không kiểm tra điện áp danh định và dung sai tải.
Độ trễ
Độ trễ (Hysteresis) tách biệt điểm tác động khỏi điểm phục hồi, ngăn chặn việc đóng cắt lặp đi lặp lại khi điện áp dao động gần ngưỡng.
Chỉ là ví dụ minh họa:
Ngưỡng tác động thấp áp = 90 VRơ-le thực tế có thể thể hiện độ trễ dưới dạng điện áp (V), phần trăm của ngưỡng hoặc phần trăm của điện áp định mức. Hướng dẫn sử dụng thiết bị RM22UA của Schneider Electric minh họa cùng một nguyên lý: mức phục hồi được bù trừ so với ngưỡng tác động để các dao động nhỏ không gây ra chu kỳ tác động/phục hồi liên tục.
Độ trễ tác động
Độ trễ tác động giúp lọc các nhiễu ngắn hạn. Độ trễ quá ngắn có thể gây ra tình trạng dừng máy không mong muốn; độ trễ quá dài có thể khiến tải tiếp xúc với các điều kiện không an toàn. Một số rơ-le cung cấp các độ trễ khác nhau cho quá áp, thấp áp, mất cân bằng, khởi động hoặc phục hồi. Đối với mất pha và sai thứ tự pha, một số sản phẩm có thể sử dụng phản hồi cố định hoặc tức thời.
Độ trễ khởi động hoặc cấp nguồn
Độ trễ này cho phép nguồn điện ổn định sau khi được cấp điện trước khi đầu ra chuyển sang trạng thái hoạt động bình thường. Nó khác với độ trễ được áp dụng sau khi hệ thống đang chạy vượt quá ngưỡng lỗi.
Đặt lại tự động
Với chế độ tự động phục hồi, rơ-le sẽ trở về trạng thái đầu ra bình thường sau khi điện áp phục hồi vượt qua ngưỡng phục hồi và bất kỳ độ trễ phục hồi nào đã hết hạn. Nếu mạch khởi động từ cho phép tự động khởi động lại, tải có thể tự chạy lại mà không cần lệnh từ người vận hành. Hãy cân nhắc xem hành vi này có phù hợp hay không trước khi sử dụng.
Phục hồi bằng tay hoặc bộ nhớ
Chức năng chốt hoặc bộ nhớ duy trì trạng thái lỗi cho đến khi có lệnh đặt lại. Không phải rơ-le giám sát nào cũng bao gồm chức năng này. Việc khởi động lại bằng tay cũng có thể được thực hiện trong mạch điều khiển khởi động từ bên ngoài ngay cả khi bản thân rơ-le giám sát tự động đặt lại.
Rơ-le giám sát một pha so với ba pha
| Tiêu chí lựa chọn | Rơ-le một pha | Rơ-le ba pha |
|---|---|---|
| Các đầu vào điển hình | L-N, L1-L2, hay DC +/-, tùy thuộc vào kiểu máy |
L1-L2-L3 hay L1-L2-L3-N |
| Các chức năng cốt lõi | Giám sát quá áp, thấp áp hoặc giám sát dải điện áp (window monitoring) | Các giới hạn điện áp cộng với mất pha, thứ tự pha và mất cân bằng pha tùy thuộc vào từng model |
| Các loại tải điển hình | Nguồn điều khiển, máy bơm một pha, máy nén, hệ thống HVAC, thiết bị nhạy cảm | Động cơ ba pha, máy bơm, quạt, máy nén, băng tải, bộ cấp liệu máy |
| Rủi ro chính trong việc lựa chọn | Sai phạm vi đo lường hoặc phạm vi nguồn cấp | Sai hệ thống đấu nối, thiếu yêu cầu dây trung tính hoặc thiếu chức năng pha |
| Giới hạn điện áp | Được xác định bởi model cụ thể; không phải tất cả đều là 230 V | Được xác định bởi model cụ thể; không phải tất cả đều là 415 V |
Thông tin về dải sản phẩm hiện tại của ABB minh họa lý do tại sao các định nghĩa điện áp cố định không đáng tin cậy: dòng sản phẩm ba pha CM-MPS/N của hãng bao gồm các mức điện áp định mức lên đến 820 V AC. Điều đó không có nghĩa là mọi rơ-le của ABB hoặc VIOX đều phù hợp với điện áp đó; nó cho thấy rằng kiểu sản phẩm, chứ không phải các từ “một pha” hay “ba pha”, mới là yếu tố quyết định dải đo.
Rơ-le giám sát điện áp AC và DC
Một rơ-le giám sát AC có thể sử dụng phép đo RMS, logic liên quan đến tần số hoặc các chức năng pha. Một rơ-le giám sát DC quan sát điện áp DC được xác định theo cực tính và có thể được thiết kế cho nguồn điều khiển, hệ thống viễn thông, mạch điều khiển có dự phòng ắc quy hoặc các ứng dụng DC giới hạn khác.
Kiểm tra các điểm sau trước khi chọn mẫu AC/DC hoặc DC:
- loại và dải điện áp đo lường;
- các yêu cầu về cực tính;
- liệu mạch đo lường và mạch nguồn có dùng chung tham chiếu hay không;
- điện áp đo lường liên tục tối đa;
- dải ngưỡng trên/dưới;
- định mức đóng cắt AC và DC của tiếp điểm đầu ra;
- chế độ thiết lập lại và bộ nhớ;
- cách ly giữa các mạch đo lường, nguồn cấp và đầu ra;
- các phê duyệt cụ thể cho ứng dụng hoặc yêu cầu về thiết bị.
Một rơ-le giám sát điện áp thấp DC đơn giản có thể giám sát điện áp bus tổng thể, nhưng nó không phải là BMS. Nó không thực hiện giám sát cấp tế bào, cân bằng, bảo vệ nhiệt độ, tính toán trạng thái sạc, chẩn đoán công tắc tơ hoặc các chức năng an toàn trừ khi tài liệu sản phẩm nêu rõ điều đó.
Khi nào nên sử dụng rơ-le giám sát điện áp
Sử dụng rơ-le giám sát điện áp khi quyết định điều khiển thiết bị phụ thuộc vào chất lượng hoặc sự sắp xếp của điện áp đầu vào và việc đóng cắt chính được thực hiện bởi một thiết bị phù hợp khác.
Các ứng dụng điển hình bao gồm:
- Tủ điều khiển động cơ: ngăn chặn khởi động hoặc dừng động cơ khi mất pha, sai thứ tự pha, điện áp không đạt yêu cầu hoặc mất cân bằng, trong khi rơ-le quá tải xử lý tình trạng quá dòng của động cơ.
- Máy bơm và máy nén: ngăn chặn vận hành trong điều kiện nguồn điện không ổn định và phối hợp với các thiết bị điều khiển áp suất, mức hoặc quy trình.
- Thiết bị HVAC: giám sát nguồn cấp cho máy nén, quạt và máy bơm ba pha thông qua mạch điều khiển khởi động từ.
- Băng tải và máy công cụ: chặn vận hành nếu thứ tự pha gây ra hiện tượng quay ngược hoặc nếu nguồn điện nằm ngoài giới hạn cho phép của thiết bị.
- Chuyển đổi nguồn tự động và điều khiển máy phát điện: Cung cấp đầu vào điện áp ổn định cho bộ chuyển đổi hoặc logic điều khiển khi thiết kế thiết bị và hệ thống hỗ trợ việc sử dụng đó.
- Giám sát nguồn điều khiển: Phát tín hiệu cho PLC hoặc thiết bị báo động khi nguồn điều khiển AC hoặc DC nằm ngoài phạm vi cho phép.
- Tủ phân phối điện công nghiệp và tòa nhà: Cung cấp tiếp điểm khô báo động hoặc tín hiệu cho phép đối với một nhánh cấp nguồn hoặc nhóm thiết bị được giám sát.
Đối với các hệ thống năng lượng mặt trời, lưu trữ, sạc xe điện hoặc giao diện máy phát điện-lưới điện, không được mặc định rằng rơ-le điện áp thông thường có thể đáp ứng các yêu cầu cụ thể về lưới điện, chống đảo lưới, pin, ô tô hoặc an toàn chức năng. Hãy sử dụng thiết bị được thiết kế và phê duyệt cho chức năng hệ thống thực tế.
Danh mục kiểm tra lựa chọn rơ-le giám sát điện áp
| Mục lựa chọn | Câu hỏi cần trả lời | Bằng chứng yêu cầu |
|---|---|---|
| Hệ thống | Một pha, ba pha ba dây, ba pha bốn dây, hay dòng điện một chiều (DC)? | Sơ đồ điện và dữ liệu định mức của hệ thống |
| Phạm vi đo lường | Điện áp tối thiểu và tối đa có thể xuất hiện là bao nhiêu? | Dung sai hệ thống và bảng thông số kỹ thuật chính xác của rơ-le |
| Các chức năng giám sát | Thấp/quá áp, mất pha, thứ tự pha, mất cân bằng, hay chức năng cửa sổ (window)? | Đánh giá rủi ro thiết bị và bảng chức năng |
| Kiến trúc nguồn cấp | Tự cấp nguồn hay nguồn phụ riêng biệt? | Sơ đồ đấu nối và thiết kế nguồn điều khiển |
| Logic đầu ra | Trạng thái cấp điện khi bình thường, khi có lỗi, hay có thể tùy chọn? | Sơ đồ chức năng/thời gian |
| Tiếp điểm đầu ra | Thiết bị có thể đóng cắt cuộn dây contactor hoặc tín hiệu đầu vào không? | Định mức sử dụng AC/DC và thông số cuộn dây |
| Cài đặt | Các ngưỡng, độ trễ và thời gian trễ nào được yêu cầu? | Các giới hạn thiết bị và kế hoạch chạy thử |
| Cài lại | Logic khởi động lại tự động, thủ công, từ xa hay bên ngoài? | Các yêu cầu về an toàn quy trình và khởi động lại |
| Chỉ định | Những trạng thái lỗi và trạng thái rơ-le nào cần được hiển thị hoặc báo cáo? | Các yêu cầu đối với người vận hành và hệ thống PLC/SCADA |
| Tiêu chuẩn | Tiêu chuẩn sản phẩm, danh mục hoặc phê duyệt dự án nào được áp dụng? | Chứng chỉ chính xác và các yêu cầu dự án đã được thông qua |
| Cài đặt | Không gian lắp đặt trên thanh DIN, đầu nối, vỏ bảo vệ, nhiệt độ, độ cao và hệ thống dây dẫn? | Hướng dẫn cài đặt của nhà sản xuất |
Không chấp thuận thiết bị thay thế chỉ vì dải điện áp và số lượng tiếp điểm có vẻ tương đồng. Nguyên lý hoạt động, chức năng pha, thời gian đầu ra, cách bố trí đầu nối và các chứng nhận có thể khác biệt.
Quy trình vận hành thử nghiệm
Chỉ những nhân viên có chuyên môn mới được làm việc trên thiết bị điện đang mang điện. Phải cách ly hệ thống và xác nhận không còn điện áp trước khi thay đổi hệ thống dây dẫn.
- Xác nhận kiểu máy: Kiểm tra đầy đủ mã sản phẩm, dải đo, loại nguồn cấp, cấu hình pha, tiếp điểm đầu ra và chức năng dự kiến.
- Kiểm tra hệ thống dây dẫn đối chiếu với sơ đồ chính xác: Xác nhận các đầu nối cảm biến, nguồn phụ, yêu cầu về dây trung tính, cách gán chân COM/NC/NO và mạch cuộn dây khởi động từ.
- Ghi lại các cài đặt: Ghi chép lại các ngưỡng, độ trễ (hysteresis), thời gian trễ khởi động, thời gian trễ tác động, chế độ thiết lập lại và bất kỳ chức năng bộ nhớ nào.
- Kiểm tra trạng thái hoạt động bình thường: Cấp nguồn điện đạt chuẩn đã biết và xác minh đèn LED, các giá trị hiển thị, trạng thái tiếp điểm đầu ra và hoạt động của khởi động từ.
- Kiểm tra từng lỗi yêu cầu: Sử dụng phương pháp hoặc nguồn kiểm tra đã được phê duyệt để mô phỏng tình trạng thấp áp, quá áp, mất pha, sai thứ tự pha hoặc mất cân bằng nếu có. Không tạo ra các lỗi nguy hiểm bằng cách tháo dây dẫn khi đang có tải.
- Đo lường phản hồi và phục hồi: Xác minh rằng việc tác động và thiết lập lại xảy ra ở các mức đã định và sau các khoảng thời gian trễ đã định.
- Xác minh hành vi khởi động lại: Xác nhận xem máy vẫn dừng, tự động khởi động lại hay yêu cầu lệnh từ người vận hành sau khi điện áp phục hồi.
- Khôi phục và lập tài liệu: Trả tất cả các kết nối thử nghiệm về trạng thái bình thường, cố định các cài đặt nếu có thể và ghi lại kết quả để bảo trì.
Xử lý sự cố Rơ-le giám sát điện áp
| Triệu chứng | Nguyên nhân có khả năng xảy ra | Cần kiểm tra gì | Hướng khắc phục |
|---|---|---|---|
| Rơ-le không có tín hiệu chỉ báo | Mất nguồn cấp, sai model điện áp, đứt cầu chì điều khiển hoặc đấu nối sai chân A1/A2 | Đo nguồn cấp tại các cực quy định và so sánh với thông số trên nhãn thiết bị | Khôi phục nguồn điều khiển chính xác hoặc sửa lại model/đấu nối |
| Rơ-le hiển thị trạng thái bình thường nhưng khởi động từ không đóng | Sai cặp tiếp điểm NO/NC, hở mạch dừng/quá tải, sai điện áp cuộn dây hoặc công suất đầu ra không đủ | Kiểm tra điện áp qua chân COM và tiếp điểm thường đóng đến A1; kiểm tra đường về A2 | Sửa lại mạch điều khiển; sử dụng rơ-le trung gian nếu cần thiết |
| Khởi động từ bị nhả ra liên tục | Điện áp gần ngưỡng, độ trễ (hysteresis) quá thấp, thời gian trễ quá ngắn, lỏng kết nối hoặc nguồn cấp không ổn định | Ghi lại tất cả điện áp pha và trạng thái đầu ra theo thời gian | Sửa lại nguồn cấp/kết nối hoặc điều chỉnh cài đặt trong giới hạn cho phép của thiết bị |
| Lỗi pha vẫn tồn tại sau khi đã kiểm tra hệ thống dây điện đúng | Sai thứ tự pha, thiếu dây trung tính trên model bốn dây, sai phiên bản điện áp định mức hoặc điện áp động cơ bị cấp ngược | So sánh thứ tự cực đấu nối và điện áp đo được với sơ đồ chức năng | Sửa lại thứ tự pha/model/hệ thống dây điện; xác minh tính phù hợp của chức năng phát hiện mất pha |
| Rơ-le không bao giờ tác động trong quá trình kiểm tra | Sai cực đấu nối giám sát, chức năng bị vô hiệu hóa, ngưỡng nằm ngoài phạm vi kiểm tra, độ trễ quá mức hoặc hiểu sai logic đầu ra | Xác minh giá trị đo thực tế, cài đặt, chế độ thời gian và trạng thái tiếp điểm | Cấu hình chính xác và lặp lại với phương pháp kiểm tra đã được phê duyệt |
| Tải khởi động lại bất ngờ sau khi điện áp phục hồi | Tự động đặt lại cộng với lệnh điều khiển công tắc tơ duy trì | Xem xét chế độ đặt lại rơ-le và logic tự giữ/điều khiển | Thêm tính năng khởi động lại thủ công hoặc logic chốt khi đánh giá rủi ro yêu cầu |
| Cảnh báo PLC bị đảo ngược | Đầu vào NO/NC được chọn không chính xác hoặc logic PLC giả định trạng thái hoạt động bình thường ngược lại | Kiểm tra đầu vào khi rơ-le ở trạng thái có điện, mất điện và không được cấp nguồn | Chọn logic tiếp điểm an toàn khi lỗi (fail-aware) và cập nhật tài liệu PLC |
Nếu rơ-le hoạt động bình thường nhưng thiết bị không phản hồi, hãy chia nhỏ quá trình chẩn đoán thành: đầu vào đo lường, logic rơ-le, tiếp điểm đầu ra, cuộn dây khởi động từ, tiếp điểm động lực, bảo vệ quá tải và tải. Việc kiểm tra toàn bộ chuỗi như một thiết bị duy nhất thường che giấu lỗi thực tế.
Những Câu Hỏi Thường
Rơ-le giám sát điện áp có chức năng gì?
Nó đo lường một điều kiện điện áp AC hoặc DC xác định và thay đổi đầu ra điều khiển khi các tiêu chí về trạng thái bình thường hoặc lỗi được đáp ứng. Tùy thuộc vào kiểu máy, nó có thể giám sát tình trạng thấp áp/quá áp, mất pha, thứ tự pha hoặc mất cân bằng pha.
Rơ-le giám sát điện áp có ngắt tải trực tiếp không?
Thông thường là không. Rơ-le giám sát gắn trên thanh ray DIN thường chỉ thay đổi trạng thái của một tiếp điểm điều khiển khô. Một khởi động từ, mạch cắt của máy cắt, PLC hoặc thiết bị ngoại vi khác sẽ thực hiện thao tác đóng cắt chính. Việc đóng cắt trực tiếp chỉ được phép khi tiếp điểm đầu ra cụ thể được định mức và phê duyệt cho loại tải đó.
Tôi đấu nối các cực 11, 12 và 14 như thế nào?
Theo quy ước chuyển đổi phổ biến của IEC, 11 là COM, 12 là NC, và 14 là NO. Các rơ-le khác có thể sử dụng 15-16-18 hoặc cách đánh số khác. Hãy kiểm tra sơ đồ được in trên chính thiết bị trước khi đấu dây.
Công tắc tơ (contactor) nên sử dụng tiếp điểm rơ-le NO hay NC?
Điều đó phụ thuộc vào nguyên lý hoạt động của rơ-le và trạng thái an toàn yêu cầu. Nhiều thiết kế bảo vệ mạch kín sử dụng tiếp điểm chỉ đóng khi rơ-le được cấp điện và nguồn cung cấp ổn định, vì vậy khi xảy ra sự cố hoặc mất nguồn rơ-le, công tắc tơ sẽ nhả ra. Hãy xác nhận sơ đồ chức năng thay vì chỉ chọn dựa trên các ký tự.
L1, L2 và L3 nên được kết nối ở đâu?
Kết nối chúng vào các cực đo lường được đánh dấu tương ứng theo thứ tự pha mà rơ-le yêu cầu. Dây trung tính chỉ được kết nối nếu kiểu máy và sơ đồ đấu dây yêu cầu.
Độ trễ (hysteresis) trong rơ-le giám sát điện áp là gì?
Độ trễ là khoảng cách giữa điều kiện tác động (trip) và điều kiện phục hồi (reset). Nó giúp ngăn chặn việc đóng cắt đầu ra liên tục khi điện áp dao động gần ngưỡng cài đặt.
Sự khác biệt giữa độ trễ tác động (trip delay) và độ trễ khởi động (start-up delay) là gì?
Độ trễ tác động là khoảng thời gian lỗi được phát hiện phải duy trì trước khi đầu ra thay đổi trạng thái. Độ trễ khởi động là khoảng thời gian sau khi cấp nguồn trước khi rơ-le chuyển sang trạng thái hoạt động bình thường. Một thiết bị có thể cung cấp một trong hai, cả hai, hoặc các khoảng trễ khác nhau cho các chức năng khác nhau.
Động cơ ba pha có tiếp tục chạy sau khi mất pha không?
Động cơ có thể tiếp tục quay do hiện tượng chạy một pha và điện áp hồi tiếp, nhưng điều này có thể gây ra sự mất cân bằng dòng điện nguy hiểm và quá nhiệt. Rơ-le giám sát pha thường được sử dụng để dừng hoặc ngăn chặn động cơ, chứ không phải để duy trì hoạt động.
Tôi có thể sử dụng rơ-le giám sát điện áp cho hệ thống ắc quy hoặc xe điện (EV) không?
Một rơ-le DC có định mức phù hợp có thể giám sát điện áp DC tổng thể cho một chức năng điều khiển giới hạn. Nó không thay thế cho BMS, bộ giám sát cell, bộ điều khiển EV, khóa liên động điện áp cao, bộ giám sát cách điện hoặc hệ thống an toàn trừ khi tài liệu kỹ thuật của thiết bị quy định rõ chức năng đó.
Kết luận
Rơ-le giám sát điện áp phát huy hiệu quả cao nhất khi được coi là một mắt xích trong chuỗi điều khiển. Thiết bị này đo lường nguồn cấp, đánh giá lỗi đã xác định và thay đổi trạng thái tiếp điểm điều khiển. Sau đó, bộ khởi động từ (contactor) bên ngoài, PLC, thiết bị báo động hoặc mạch ngắt được phê duyệt sẽ phản hồi dựa trên đầu ra đó.
Việc lựa chọn thành công phụ thuộc vào hệ thống đấu nối, dải điện áp, các lỗi được giám sát, logic đầu ra, tải tiếp điểm, các cài đặt, cơ chế đặt lại và sơ đồ đấu nối đặc thù của từng model. Không được mặc định sử dụng mức điện áp 230 V hoặc 415 V, và không được tự ý áp dụng rơ-le gắn thanh ray DIN tiêu chuẩn cho các chức năng BMS, EV, bảo vệ lưới điện hoặc các chức năng an toàn mà thiết bị không được thiết kế để thực hiện.
Đối với ứng dụng ba pha, hãy tiếp tục với Hướng dẫn lựa chọn và chức năng VIOX FCP18 hoặc xem lại Trang sản phẩm VIOX FCP18 đối chiếu với điện áp hệ thống thực tế, cấu hình đấu nối, các chức năng lỗi yêu cầu, độ trễ, mục đích sử dụng đầu ra và tài liệu kỹ thuật dành cho thị trường mục tiêu.