Điện cơ

Rơle điện có thể được phân thành nhiều loại khác nhau như sau:

Các rơ le kiểu "phần ứng" có một đòn bẩy xoay tì lên một bản lề hoặc dao, có thể mang theo một tiếp điểm di chuyển. Những rơle này có thể làm việc trên cả dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều, nhưng đối với dòng điện xoay chiều, một vành chắn trên cực sẽ được sử dụng để duy trì lực tiếp xúc trong suốt chu kỳ làm việc của dòng điện xoay chiều. Bởi vì khoảng cách không khí giữa các cuộn dây cố định và phần ứng chuyển động trở nên nhỏ hơn khi rơ le làm việc, dòng điện cần thiết để duy trì cho rơ le đóng phải nhỏ hơn nhiều so với dòng để tác động nó ban đầu. "tỷ lệ trở về" hay "sai lệch" là thước đo để biết phải giảm dòng điện xuống bao nhiêu để reset rơ le đó.

Một ứng dụng biến thể của nguyên tắc thu hút là loại pít tông hoặc cuộn dây solenoid. Một rơ le lưỡi gà là một ví dụ về nguyên tắc thu hút.

Các đồng hồ "dịch chuyển cuộn dây" sử dụng một vòng dây lồng trong một nam châm đứng yên, tương tự như một điện kế nhưng với một cần tiếp điểm thay vì là kim chỉ thị. Điều này có thể được thực hiện với độ nhạy rất cao. Một loại của rơ le kiểu di chuyển cuộn dây đó là treo việc cuộn dây từ hai dây chằng dẫn điện, cho phép cuộn dây đi được rất dài.

Rơ le quá dòng đĩa cảm ứng

Các đồng hồ đĩa "cảm ứng" làm việc bằng cách cảm ứng dòng điện trong một đĩa quay tự do; chuyển động quay của đĩa lại tác động lên tiếp điểm. Rơ le cảm ứng chỉ hoạt động với dòng điện xoay chiều; nếu hai hoặc nhiều cuộn dây được sử dụng, chúng phải có cùng tần số nếu không sẽ không có lực tác động nào được tạo ra.  Rơle điện từ sử dụng nguyên lý cảm ứng được phát hiện bởi Galileo Ferraris vào cuối thế kỷ thứ 19. Hệ thống cảm ứng từ trong rơ le quá dòng đĩa cảm ứng được thiết kế để phát hiện quá dòng điện trong hệ thống điện và làm việc với thời gian trễ được xác định trước, khi tiến tới giá trị giới hạn quá dòng nhất định. Để hoạt động, hệ thống từ tính trong các rơle sẽ tạo ra mô-men xoắn tác động trên một đĩa kim loại để làm tiếp điểm, theo phương trình dòng điện / mô-men xoắn cơ bản sau đây:

T = K \times \phi_1 \times \phi_2 \sin \theta

Trong đó

K - là hằng số\phi_1 và \phi_2 là từ thông\theta là góc pha giữa các từ thông

Cuộn dây sơ cấp của rơ le được cung cấp từ máy biến dòng đo lường của các hệ thống điện qua một cầu nối, được gọi là cắm bộ phân chia (plug setting multiplier) (psm). Thường có bảy nấc làm việc hoặc dãi làm việc bằng nhau xác định độ nhạy của rơle. Cuộn dây sơ cấp nằm ở phía trên nam châm điện. Cuộn dây thứ cấp có các kết nối trên các nam châm điện trên được năng lượng từ các cuộn sơ cấp và kết nối với các nam châm điện thấp hơn. Khi các nam châm điện phía trên và phía dưới được tích năng (có dòng chạy qua các cuộn dây) chúng tạo ra dòng điện Foucault, được cảm ứng lên đĩa kim loại và chảy qua các đường sức từ. Mối quan hệ này của dòng điện xoáy và chất trợ tạo ra mô-men xoắn tỷ lệ với đầu vào dòng điện của cuộn sơ cấp, do hai con đường thông được ra khỏi giai đoạn 90 °.

Trong một điều kiện quá dòng, giá trị dòng điện tăng lên sẽ có thể thắng được áp lực lò xo trên trục chính và nam châm hãm, làm cho đĩa kim loại xoay về phía tiếp điểm cố định. Chuyển động ban đầu này của đĩa kim loại cũng tạo ra dòng diện dương trên các khe nhỏ thường cắt vào mặt đĩa. Thời gian xoay làm cho các tiếp điểm không chỉ phụ thuộc vào dòng điện mà còn phụ thuộc vào vị trí quay ngược của trục chính, được gọi là thời gian nhân (tm). Thời gian nhân được chia tuyến tính bằng 1/10 của thời gian quay đầy đủ.

Làm cho rơ le không bị bụi bẩn, đĩa kim loại và trục chính với các tiếp điểm của nó sẽ được tiếp xúc cố định, do đó gửi một tín hiệu đi cắt máy cắt và cô lập mạch điện, tuân theo các thông số thời gian và dòng điện như thiết kế. Dòng giảm (drop off current) của rơ le là thấp hơn nhiều so với giá trị làm việc của nó, và một khi đạt được giá trị này, rơle sẽ được reset theo chuyển động ngược lại do áp lực của lò xo điêu khiển chi phối bởi các nam châm hãm.

Tĩnh

Việc áp dụng các bộ khuếch đại điện tử vào rơle bảo vệ đã được mô tả đầu tiên vào năm 1928, sử dụng các bộ khuếch đại ống chân không. Thiết bị sử dụng ống điện tử đã được nghiên cứu nhưng không bao giờ được áp dụng trong các sản phẩm thương mại, vì các hạn chế của bộ khuếch đại ống chân không. Một dòng điện dự phòng tương đối lớn là yêu cầu cần thiết để duy trì nhiệt độ ống dây tóc; điện cao áp khó chịu được cấp cho các mạch điện, và bộ khuếch đại ống chân không sẽ rất khó để hoạt động chính xác do nhiễu loạn.[3]

Rơle tĩnh không có hoặc có rất ít bộ phận truyền động đã trở thành thực tế với sự ra đời của bóng bán dẫn. Rơle tĩnh có ưu điểm là độ nhạy cao hơn so với các rơle sử dụng cơ điện hoàn toàn, bởi vì nguồi cấp cho các tiếp điểm đầu ra được lấy từ một nguồn cung cấp riêng biệt, không phải từ các mạch tín hiệu. Các rơle tĩnh loại bỏ hoặc giảm hiện tượng giã dò tiếp điểm, và có thể làm việc nhanh, tuổi thọ dài và chi phí bảo trì thấp.

Kỹ thuật số

Các chức năng của hệ thống bảo vệ điện đang được thay thế bằng các rơ le bảo vệ kỹ thuật số dựa trên các bộ vi xử lý, đôi khi được gọi là "rơ le số".

Chúng sẽ chuyển đổi điện áp và dòng điện sang dạng kỹ thuật số và xử lý các kết quả đo bằng cách sử dụng một bộ vi xử lý. Rơ le kỹ thuật số có thể mô phỏng chức năng của nhiều loại rơle điện cơ rời rạc trong một thiết bị, đơn giản hóa thiết kế và bảo trì thiết bị bảo vệ. Mỗi rơle kỹ thuật số có thể tự kiểm tra để xác nhận sự sẵn sàng và cảnh báo của nó có tốt không nếu một lỗi hoặc sự cố được phát hiện. Rơle số cũng có thể cung cấp các chức năng như giao diện truyền thông(SCADA), giám sát của các tiếp điểm đầu vào, đo lường, phân tích dạng sóng, và các tính năng hữu ích khác. Rơle kỹ thuật số có thể, ví dụ, lưu trữ hai bộ thông số cài đặt bảo vệ, cho phép các hành vi của rơle được thay đổi trong quá trình bảo trì các thiết bị đi kèm. Rơle kỹ thuật số cũng có thể cung cấp các chức năng bảo vệ mà rơ le điện cơ không thể có, đó là tiện ích trong việc tự kiểm tra và truyền thôn với các hệ thống điều khiển giám sát.

Số (numerical)

Sự phân biệt giữa rơle kỹ thuật số và rơ le số dựa trên các đặc điểm kỹ thuật chi tiết, và hiếm khi vượt ngoài chức năng bảo vệ. Chúng có thể được xem là sự phát triển tự nhiên của các rơle kỹ thuật số là kết quả của những tiến bộ công nghệ. Thông thường, chúng sử dụng một bộ xử lý chuyên dùng cho xử lý tín hiệu số (DSP) làm phần cứng máy tính, đi kèm với các công cụ phần mềm liên quan. Các tín hiệu tương tự đầu vào được chuyển đổi thành một đại diện kỹ thuật số và xử lý theo các thuật toán toán học phù hợp. Quá trình này được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ vi xử lý chuyên dụng được tối ưu hóa cho các ứng dụng xử lý tín hiệu, được biết đến như một bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số hoặc được viết tắt là DSP (digital signal processor). Quá trình xử lý kỹ thuật số của tín hiệu trong thời gian thực đòi hỏi một bộ vi xử lý có năng lực rất lớn.[4]