Устройство, срабатывающее по факту истечения назначенного временного интервала, называется реле времени — прибор нашёл широкое применение в электротехнике, электрике, электронике. Благодаря его использованию в схемных решениях удаётся реализовывать более гибкие функции управления различной техникой и аппаратами.
В зависимости от конструкции и принципа работы прибора можно организовать различные по сложности исполнения электрические схемы.
Предлагаем разобраться, какие существуют виды реле времени, в чем их специфика работы и применения. Теоретический материал дополнен практическими рекомендациями по подключению и настройке устройства временного управления.
Назначение
Реле времени предназначено для формирования нормируемых временных задержек при работе каких-либо устройств. Такие логические элементы позволяют выстраивать определенную последовательность в переключениях и срабатывании приборов. Благодаря отложенной подаче напряжения производится автоматическое управление выдаваемыми с реле времени сигналами.
Реле времени устанавливают в цепях защит в качестве промежуточного элемента для обеспечения селективности, построения ступеней, сценарных переходов и т.д.
Алгоритмы работы, функциональные диаграммы, условные обозначения
Функциональная схема двухканального реле времени
В современных программируемых устройствах предусматривается сложный алгоритм работы, включающий в себя временные паузы и циклически повторяющиеся интервалы. Различают следующие схемы функционирования реле времени:
- простая задержка момента включения;
- после подачи питания нагрузка подключается, но через заданное программой время напряжение с нее снимается;
- то же что и в предыдущем случае, но отключение происходит с некоторой задержкой.
Еще одна схема предполагает более сложный цикличный режим работы устройства. Для его понимания следует уточнить порядок включения и отключения нагрузки. Он выглядит так:
- После подачи питание поступает по назначению лишь спустя некоторый временной промежуток.
- В течение заранее заданного интервала линия остается подключенной к сети.
- Происходит выключение и выдержка паузы, равной ее длительности при подаче питания.
- Нагрузка вновь подключается на то же время, что и в первый раз.
- Последовательность этих действий продолжается вплоть до полного снятия питающего напряжения.
При исследовании алгоритмов срабатывания реле времени и особенностей его применения потребуется ознакомиться с одной из важнейших характеристик прибора, представленной в виде функциональной диаграммы.
Диаграммы срабатывания
Диаграммы работы реле времени
Под этой характеристикой понимаются графические эпюры, описывающие состояние реле времени в различные моменты времени. При знакомстве с ними весь процесс коммутаций представляется в наглядном виде.
Особенно четко различим на диаграммах циклический характер процессов, наблюдаемых при работе устройств по сложному алгоритму. Указанные на них промежутки времени, как правило, задаются самим пользователем. С другой стороны, известны образцы устройств, в которых моменты отключения и подключения нагрузки корректировке не подлежит. Как фиксированный параметр, они обычно указываются в паспорте изделия. Чаще всего – это времязадающие приборы специального назначения, устанавливаемые в защитных цепях промышленных установок.
В каждом отдельном образце реле времени предусматривается сразу несколько алгоритмов работы, выбираемых на усмотрение пользователя. Внешний вид функциональных диаграмм приводится на корпусе изделия, там же можно ознакомиться с расположением его контактов.
Обозначения контактов на схемах
Графическое обозначение контактов
При выборе реле времени важно научиться разбираться не только в функциональных диаграммах срабатывания, но и в схеме расположения его рабочих контактов. Среди них выделяются следующие виды контактных групп:
- одна из них в нерабочем положении всегда разомкнута;
- другая группа контактов в нормальных условиях находится в замкнутом состоянии;
- третья разновидность имеет нейтральное положение.
Для понимания характера срабатывания реле на схемах они обозначаются специальными значками в виде полуовалов, отрезков прямых линий и усеченных параллелей.
Устройство и принцип работы
Конструктивно реле времени состоит из нескольких элементов, число и функции которых могут существенно отличаться в зависимости от типа реле. Общими блоками являются измерительный, блок задержки и рабочий.
- Первый из них представлен электромагнитными катушками, полупроводниковыми элементами, микросхемами, реагирующими на поступающие сигналы электрического тока.
- Блок задержки выполняется часовым механизмом, мостом, электромагнитным или пневматическим демпфером.
- Рабочий элемент представляет собой контакты или выход из аналоговой или цифровой схемы, контролирующих подачу напряжения в те или иные цепи.
В зависимости от конструктивных особенностей конкретной модели будет отличаться и принцип ее работы.
Принцип действия реле времени заключается в создании временного интервала от начала подачи сигнала на реле времени до получения этого сигнала потребителем. Дальнейшие операции и подача питания на рабочий элемент будет коренным образом отличаться в соответствии с типом устройства, поэтому рассматривать принцип действия следует для каждого вида реле времени отдельно.
С электромагнитным замедлением
Конструктивно такое реле времени состоит из электромагнитной катушки, магнитопровода (ярма), подвижного якоря, короткозамкнутой гильзы и блока отключения, которые представлены на рисунке ниже:
Рис. 1: конструкция электромагнитного реле
Принцип работы электромагнитного реле заключается в создании магнитного потока в магнитосердечнике, наводимого от катушки. Магнитный поток притягивает якорь с контактами. Но, в таком режиме работы устройство представляло бы собой обычное промежуточное реле, поэтому для задержки замыкания контактов используется гильза. Она и создает в короткозамкнутом контуре встречный по направленности электромагнитный поток, задерживающий нарастание основного и обуславливающий выдержку временного промежутка.
Как правило, в электромагнитных моделях задержка составляет от 0,07 до 0,15 секунд, работа устройства осуществляется от цепей постоянного тока.
С пневматическим замедлением
Данный тип применяется в станочном оборудовании различных сфер промышленности, в частных случаях встречаются и гидравлические модели. Такое реле времени состоит из рабочей катушки, посаженной на магнитопровод, контактов и пневматической мембраны или диафрагмы, выполняющей роль демпфера.
Рис. 2: конструкция пневматического реле
Принцип работы пневматического реле времени заключается в том, что при подаче напряжения на обмотку в сердечнике возникает магнитный поток, приводящий его в движение. Но моментальная переброска контактов не происходит за счет наличия воздушного промежутка под мембраной. Время задержки включения будет определяться количеством воздуха в демпфере и скоростью его удаления. Для регулировки этого параметра в пневматических моделях предусматривают винт, увеличивающий или уменьшающий объем камеры или ширину выпускного клапана.
С анкерным или часовым механизмом
Конструктивным отличием реле времени с часовым механизмом является наличие пружинного устройства, которое заводится за счет электрического привода или вручную. Замедление срабатывания для него определяется положением замыкающего флажка на циферблате.
Рис. 3: конструкция реле с часовым механизмом
При появлении управляющего сигнала отпускается механизм, и пружина медленно перемещает рабочий элемент, вращающийся по шкале циферблата. При достижении установленной отметки происходит включение нагрузки путем замыкания пары контактов. Пределы выдержки времени можно выбрать специальными зажимами или установкой регулируемой ручки в определенное положение. Конкретный способ управления будет отличаться в зависимости от модели и производителя.
Моторных реле времени
Отличительной особенностью моторных реле является наличие собственного двигателя, который включается в работу вместе с катушкой. Принцип работы такого устройства приведен на рисунке ниже:
Рис. 4: конструкция моторного реле
Напряжение подается на электрическую схему, состоящую из катушки 1 и синхронного двигателя 2. После возбуждения обмоток статора в двигателе его вал приводит в движение систему зубчатой передачи 3 и 4, состоящую, как правило, из нескольких шестеренок. Вращение шестерней моторного реле приводит к механическому нажатию на рычаг, прижимающий контакты. Регулировка диапазона выдержки производится за счет перемещения фиксатора 8.
Электронных реле времени
Современные электронные реле представляют собой автоматический выключатель, принцип подачи сигнала с выхода которого регулируется настройкой R – C цепочки, параметрами микросхем или полупроводниковых элементов. Наиболее простым вариантом является совместная работа конденсатора и резистора, приведенная на рисунке ниже:
Рис. 5: принцип логической цепочки электронного реле
В зависимости от соотношения омического сопротивления резистора и емкости конденсатора, время заряда последнего и будет определять подачу напряжения питания в электронном устройстве. В данном примере приведен простейший вариант времязадающей цепочки, современные модели могут содержать более сложные структуры, включающие несколько R – C ветвей или их комбинации с транзисторами, мостами и другими элементами. Электронные модели обладают рядом весомых преимуществ, в сравнении с другими типами реле:
- Сравнительно меньшие размеры;
- Высокая точность срабатывания;
- Широкий диапазон регулировки – от десятых долей секунд до часов или суток;
- Автоматическое управление – удобная система программирования и ее визуальное отображение на дисплее.
Эти преимущества обуславливают повсеместное вытеснение электронными реле других устаревших моделей.
Цикличных
Под цикличными реле времени подразумевают такие устройства, которые выдают управляющий сигнал через какой-либо заданный промежуток времени (для подогрева чайника, открытия окон сутра, включения сигнализации на ночь и т.д.). Такое автоматическое включение имеет определенный сценарий, повторяющийся через какой-либо промежуток времени, из-за чего эту группу устройств также называют сценарными выключателями. Ранее циклическое включение осуществлялось посредством механического пружинного устройства, сегодня эта функция перешла к микропроцессорным элементам. Электронные таймеры находят широкое применение в самых различных сферах, некоторые из которых приведены на рисунке:
Рис. 6: сфера применения цикличных реле
Виды и классификация
Применение находят следующие типы отсчета временных интервалов, по которым и производится классификация времязадающих устройств:
- пневматические;
- моторные;
- электромагнитные;
- часовые (анкерные);
- электронные.
Следующее различие заключается в значении напряжения питания управляющего электромагнита, которым осуществляется первоначальный взвод исполнительного устройства или механизма и электромагнита, управляющего коммутированием выходных клемм. Наибольшее распространение получили такие типы реле времени по напряжению:
- 12 В напряжения постоянного тока;
- 24 В постоянного тока;
- 220 вольт переменного тока.
Как выбрать?
При выборе конкретной модели реле времени необходимо руководствоваться такими принципами относительно их параметров:
- Род и величина рабочего напряжения – различные модели могут, как подключаться к бытовой сети в 220 В переменного тока, так и работать от пониженных управленческих цепей на 12, 42, 127 В и т.д.
- Допустимый ток нагрузки – определяет пропускную способность контактов реле времени без их перегрева.
- Диапазон времени срабатывания контактов и чувствительность регулировки этого параметра – определяет скорость включения реле времени, возможность его изменения в каких-либо пределах и возможный шаг регулировки.
- Конструктивные особенности и принцип работы – если по местным условиям не допускается классическое переключение контактов по соображениям взрывоопасности, необходимо устанавливать бесконтактные модели.
- Влагозащищенность и температурный диапазон – определяет допустимые параметры окружающей среды, в которых может эксплуатироваться данное реле времени.
- Тип устройства (цикличные или промежуточные) – первый из них задает некую периодичность выдаваемого сигнала, а второй выступает в качестве промежуточного звена, обеспечивающего задержку времени в уже существующей цепи.
Регулировка приборов с цифровой шкалой
Пользование приборами с функциями механической настройки можно продемонстрировать на примере таймера бытового марки REV Ritter, предназначенного для включения в сетевую домашнюю розетку.
Так называемое «розеточное» реле, предназначенное для использования в бытовых условиях. Время действия, как правило, ограничивается суточным диапазоном. Этого времени вполне достаточно для бытового применения
При помощи розетки с таймером можно управлять в заданном диапазоне времени практически любой бытовой техникой. Для применения этого суточного таймера достаточно включить устройство в розетку и настроить.
Настройка сопровождается следующими действиями:
- Поднять все сегменты, расположенные по окружности диска настройки.
- Опустить только те сегменты, которые соответствуют времени настройки.
- Поворотом диска настройки выставить указатель диска на текущее время.
Например, если были опущены сегменты между цифрами шкалы 18 и 20, после того, как реле начнёт отсчёт времени, нагрузка будет включена в 18 часов и отключена в 20 часов.
В целом, конструкция механического реле REV Ritter позволяет организовать до 48 включений за полные 24 часа.
Модификация «розеточного» реле времени: 1 – розетка подключения нагрузки; 2 – ручное управление; 3 – шкала, размеченная на 24 часа; 4 – программные сегменты; 5 – указатель текущего времени; 6 – вилка включения в розетку бытовой сети (+)
Вместе с тем, устройство поддерживает функцию внепрограммного включения нагрузки. Для этого имеется отдельная кнопка, расположенная на боковой стороне корпуса. Если пользователь активирует эту кнопку, нагрузка подключается к сети непосредственно, независимо от состояния контактов реле.
Примеры схем подключения
В зависимости от конкретной модели реле времени или поставленных задач, которое оно должно решать, схема подключения может коренным образом отличаться.
Рис. 7: пример схемы подключения
Посмотрите на рисунок 7, в данном примере приведен один из простейших вариантов управления осветительными приборами при помощи реле времени. Подача управляющего сигнала осуществляется на выводы 1 и 2, а к нагрузке от вывода 3 и нулевого провода. Клемма 4 получает питание от сети 220В. Данная схема широко используется для бытовых нужд и практически не применяется для промышленных целей, так как обеспечивает работу только с одним потребителем (прибором освещения, линией, сигнализацией и т.д.).
Рис. 8: Еще одна схема подключения реле времени
На рисунке 8 приведена схема включения реле времени, здесь способ питания аналогичен предыдущей схеме. Но на выходе устройства реализовано подключение двух независимых групп потребителей от контактов 3 и 5, которые могут иметь индивидуальную логику работы. Такой способ подключения предоставляет куда больший функционал, за счет чего он применяется в местах, где требуется управление сразу несколькими приборами.
Рис. 9: схема включения реле через контактор
Как видите на рисунке 9, при подключении мощного оборудования, для которого реле времени не может осуществлять его электроснабжение из-за недостаточной проводимости собственных цепей, применяется подключение логического элемента через силовой контактор. В данной схеме рабочим органом выступает контактор, управляющий сигнал на который подается с контактов реле времени. Основным преимуществом такой схемы подключения является возможность запитать потребитель любой мощности и принципа действия.
Настройка электронно-механических аналоговых реле
Системы промышленной автоматики, а также различные бытовые модули часто оснащаются электромеханическими устройствами, конструкция которых предусматривает настройку при помощи потенциометров.
Электромеханический тип устройства отсчёта времени с регулировкой параметров потенциометрами. Существуют различные конфигурации подобных приборов, что делает возможным применять их в схемах разной сложности
На передней панели корпуса таких устройств располагается шток потенциометра (или несколько штоков), предназначенный под вращение лезвием отвёртки. По окружности штока (штоков) наносится размеченная шкала значений установки.
Прорезь на штоке под лезвие отвёртки является своеобразным указателем, изменяющим своё положение при вращении штока. Установкой этого указателя напротив определённых значений размеченной шкалы достигается настройка нужного параметра.
Многоканальный прибор электронно-механического типа. Настраивается легко и просто путём вращения потенциометров с помощью отвёртки. На фронтальной панели также имеется светодиодная индикация состояния
Приборы подобного типа (например, NTE8) нашли широкое применение в схемах управления вентиляционными системами, отопительными модулями, приборами искусственного освещения.
Список использованной литературы
- Фигурнов Е. П. «Релейная защита» 2004
- Игловский И. Г., Владимиров Г. В. «Справочник по слаботочным электрическим реле» 1984
- Филипчеико И, П., Рыбин Г. Я. «Электромагнитные реле» 1968
- Гуревич В.И. «Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга инженера» 2011
- Андреев В.А. «Релейная защита систем электроснабжения в примерах и задачах» 2008
- Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. «Релейная защита электроэнергетических систем» 2002
Недельный цифровой таймер
Цифровой недельный таймер или электронное реле времени – это гибкое в управлении программируемое устройство, рассчитанное на срабатывание в течение семи календарных дней. С его помощью удается задавать точные даты необходимых коммутаций (подключений или отключений конкретных нагрузок) в общественных заведениях типа школы, офиса и подобных им мест коллективного пользования.
В «продвинутых» образцах суточных реле времени предусматривается возможность сохранения копий нескольких программ с возможностью считывания. В качестве носителей информации используются различные типы накопителей, позволяющие снимать ее с применением электронного ключа D KEY (в версии систем PLUS и SYNCHRO).
Разновидности по конструктивному исполнению
В зависимости от конструктивных особенностей существуют три варианта изготовления, что видно на фото реле времени:
- Блочные – имеют внешний тип установки. Особенность состоит во внутреннем питании приспособления. Данная конструктивная особенность присуща реле, устанавливаемых в приборах, осуществляющих фотопечать.
- Встраиваемые – это более простая модель без корпуса и самостоятельного питания. Задействуются при сборе более сложных узлов и встраиваются в корпус агрегатов совместно с другими компонентами, как на стиральных машинах.
- Модульные – отличаются возможностью крепления в электрощитках посредством ДИН-рейки.
Фото реле времени
Читайте здесь! Как соединить автоматы — инструкция подключения и монтажа своими руками. Рекомендации мастеров + видео
Электромагнитные
Задействуется только в электроцепях с током постоянного типа и включает такие компоненты, как магнитопроводный элемент, обмотка управляющего типа, короткозамкнутый виток.
Задерживание в переключение создается благодаря короткозамкнутой обмотке. В ней присутствует один виток, который фиксируется на стержневом компоненте магнитопровода. Этот виток имеет вид гильзы. Производят его из металла – алюминия или меди.
Чтобы обеспечить интервал задержки на срабатывание, предусматривается магнитопоток вспомогательного действия. Регулировка возможна посредством изменения параметров зазора или натяжения пружины возвратного действия. Регулируется в пределах 5 с.
Реле распространено в цепях, обеспечивающих управление разгоном или торможением электрического привода. На временную задержку влияет температурный режим. Если обмоточная температура отклоняется на 10оС, то задержка меняется на 4%.
Настройка
Если впервые сталкиваетесь с логическими реле времени (например TDR1, TDR26 и TDR 60s), их настройка может показаться странной и сложной, но инженер Рик объяснит все просто и понятно.
В представленных устройствах имеются клеммы питания и управления. Кроме клемм на устройстве расположено три механических переключателя, которые отвечают за установку выдержки до момента срабатывания и режим работы. Если настроена задержка на включение, устройство начинает подачу питания на нагрузку только после истечения заданного времени. В случае задержки на выключение реле работает в обратном порядке.
Чтобы настроить время задержки срабатывания, необходимо сначала выбрать подходящий диапазон, после множитель. Например, для настройки срабатывания на 30 секунд необходимо: установить значение диапазона на 10 s, а множитель задать — 30.
Расположение элементов управления на изделии
Как действует реле времени
Принцип действия реле времени аналогичен функционированию обычного реле, где контактная группа обеспечивает срабатывание устройства.
Аналоговые реле отличаются наличием часового механизма, который управляет контактами. Внутри цифровых реле расположена электромагнитная катушка, получающая ток для фиксирования магнитного якоря посредством электронного таймера.
Порядок функционирования аналоговых реле сопоставим с методом установки будильника в часах с механическим заводом. Установленное механически выскакивание кукушки наглядно демонстрирует ежедневную цикличность функционирования программированного реле.
Во всех электронных и многих аналоговых устройствах применяют генератор импульсов на основе кварца, который позволяет определить прохождение времени. Сгенерированные сигналы учитываются в механическом либо электронном счётном устройстве.
Оно настроена на некое число. Как только число будет достигнуто, осуществляется некое запрограммированное действие. В то же время счетчик выставляется на ноль, и начинается новый отсчет поступающих импульсов до запрограммированного числа.
- Подробно о подъёмнике ножничного типа
- Ка выбрать памятник?
Зачем нужно онлайн тестирование персонала
Электронные
Чтобы понять, как подключить реле времени, необходимо знать, что возможны два вида решений относительно схемы:
Реле аналоговой группы – задержка производится путем переключающего действия относительно конденсатора. Когда контакты замыкаются, то напряжение на конденсаторном участке растет.
\
Имеющееся приспособление отслеживает изменение напряжения и производит сравнение с заданным параметром. Как только напряжение сходится, пороговый элемент дает команду о переключении реле. Меняя емкость конденсатора, можно регулировать задержку. Она по максимуму равна 10 сек.
Цифровые реле – предполагается подача напряжения на специальный блок питания. В результате активизируется генератор задающего действия. Он подает импульсные сигналы на счетчик. Последний производит контроль импульсов и отслеживает момент совпадения с заданным изначально параметром.
В случае совпадения подается сигнал. Он поступает на выходной усилитель, регулирующий работу реле. После того, как напряжение будет снято с блока питания, реле возвращается в исходное состояние. Задержка варьирует в больших пределах.
Арматурные ножницы (болторезы): виды, характеристика, основные отличияКак работает реле контроля напряжения: принцип работы защиты и нюансы подключения реле контроля для дома или квартиры
- Что такое импульсное реле: принцип работы, виды, описание устройств и схемы подключения. 155 фото реле импульсного типа и видео инструкция по монтажу
Электронные устройства компактны, надежны, отличаются повышенными значениями точности. Если аналоговые модели просты в эксплуатации и не требуют программирования, то цифровые имеют малую погрешность, но стоят довольно дорого. Электронные реле широко используются в системах управления подачей воды, электричества, теплоносителя.
Моторные
Реле времени наряду с электромагнитом и контактной группой содержит в своей конструкции двигатель и редуктор. Когда устройство срабатывает, то напряжение подается на двигатель синхронного типа и электромагнит.
Двигатель посредством муфты и зубчатой передачи приводит в движение диски. В их конструкции присутствуют кулачки. Они оказывают действие на контакты. Регулирование задержки времени осуществляется путем смены положения дисков. Период задержки от 10 сек. до нескольких часов.
ИБП для дома: виды, устройство и особенности работы- Что такое промежуточное реле: конструкция, принцип действия, устройство и идеи по применению (115 фото)
Самодельный блок питания на 12 вольт: подбор компонентов и простые схемы для создания своими руками. 130 фото самодельных универсальных блоков
