Электромагнитное реле времени принцип работы

Реле времени предназначены для осуществления заданной последовательности включения и выключения различных устройств, элементов схем, подачи сигнализации. При помощи устройств временного управления формируются заданные задержки коммутации и управления. Большая часть конструкций устройств управления временем предусматривает регулировку длительности интервала включения или отключения. В зависимости от конструктивного исполнения реле времени регулировка может осуществляться механическим, электронным или программным способом.

Принцип работы реле времени

Общий принцип работы реле времени заключается в формировании временной задержки на включение, выключение или переключение управляющих групп контактов. Реализация задержки зависит от конструктивных особенностей устройства. Общие различия в реле разных типов состоит в коммутации исполнительной части. По этому признаку различают две группы устройств реле:

• с задержкой выключения;
• с задержкой включения.

Многие реле позволяют осуществлять смену типа коммутации или имеют оба варианта.

Принцип отсчета времени и управления контактами зависит от конструкции реле, но общий алгоритм работы следующий:

• при запуске срабатывает контактная группа, организованная в соответствии с типом коммутации (для реле времени с задержкой выключения контакты замыкаются);
• одновременно взводится механизм задержки времени (запускается тактовый генератор в электронных устройствах);
• по истечении заданного интервала контактная группа меняет свое состояние на противоположное.

Трехпозиционное реле отличается более сложным алгоритмом работы. Последовательность работы такова:

1. Цепь разомкнута.
2. Пуск. Цепь замыкается, начитается отсчет.
3. Отсчет закончен. Цепь замкнута.

В цикличных устройствах перечисленная последовательность повторяется многократно.

Запуск отсчета осуществляется вручную или автоматически непосредственным замыканием контактов подачи питания или через электромагнит, воздействующий на механизм.

Реле времени с задержкой включения работает аналогично.

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.

Реле времени на 380В используются в трехфазных сетях с включением по схеме «треугольник».

Рабочее напряжение отличается от напряжения коммутации, которое зависит от исполнения и мощности контактных групп. Рабочее напряжение является необходимым для функционирования устройства и должно находиться в строго заданных пределах. Минимальный предел напряжения коммутации не ограничен. При превышении допустимых значений возможен пробой промежутка между контактами.

Такие же требования предъявляются и к току коммутации, превышение которого более допустимого значения чревато обгоранием и спеканием контактных групп, возникновением электрической дуги в момент размыкания.

Значение рабочего напряжения диктуется требованиями безопасности. При этом учитывается то, что чем больше мощность управляющего электромагнита, тем сильнее потребляемый им ток. Наибольшее распространение получили реле времени на 24 вольта, поскольку в данном случае имеется наиболее выгодное сочетание напряжения и тока потребления реле.

В автомобилях используются реле времени с напряжением питания 12 В, поскольку это самое распространенное значение бортовой сети автомобиля. Например, реле времени управления стеклоочистителями и указателями поворота. Контактные группы этих устройств отличаются высокой надежностью, имеют большой запас по величине тока для исключения обгорания, поскольку от исправной работы зависит безопасность движения по дорогам.

Все перечисленные типы допускают выпуск многоканальных реле времени. В таком случае коммутация цепей осуществляется несколькими независимыми группами контактов. В простых конструкциях срабатывание групп происходит одновременно, в сложных — в зависимости от запрограммированного алгоритма.

Большое разнообразие по количеству групп и алгоритму работы предоставляют электронные устройства. Схемы, разработанные с применением микроконтроллеров, имеют малые габариты, которые ограничены только типом и размерами исполнительных элементов, коммутирующих нагрузку.

От соответствия конструкции предъявляемым требованиям зависит надежность работы устройств и механизмов. Выбор реле времени заключается в подборе такого типа, который соответствует всем предъявляемым требованиям, в числе которых:

• рабочее напряжение;
• напряжение и ток коммутации;
• длительность временных интервалов;
• точность установки выдержки;
• работа на включение или выключение;
• регулировка включения и отключения.

Цикличные реле времени

Данный тип реле времени автоматически и непрерывно формирует заданные промежутки времени. Если задать вопрос о том, зачем нужны реле циклического типа, то можно сказать, что наибольшее распространение они получили в автоматических системах управления освещением (уличным, в животноводческих хозяйствах, в аквариумах).

Электромагнитные

Электромагнитные устройства еще называют реле времени с электромагнитным замедлением. Отличаются простой конструкцией и используются в устройствах релейной автоматики. Обмотка электромагнита дополнительно содержит короткозамкнутый виток в виде медного цилиндра, который препятствует быстрому нарастанию и спаду магнитного потока, в результате чего якорь подвижной системы двигается с замедлением. Время задержки на срабатывание составляет от 0,07 до 0,11 секунды, а на отпускание от 0,5 до 1,4 секунды. Недостатки:

• невозможность коррекции времени задержки;
• работа только на постоянном токе.

Пневматические

Замедляющим устройством в такой конструкции является пневматический демпфер, воздух в который поступает через калиброванное отверстие. Его проходное сечение регулируется иглой со специальным винтом.

Достоинства: не требует подачи питания

Недостатки:

• низкая точность установки времени (свыше 10 %);
• чувствительность к загрязнению воздуха.

Моторные

Представляет собой синхронный двигатель, который через редуктор передает вращение валу с контактными группами. Может включать в себя электромагнитную муфту, расцепляющую вал двигателя и редуктор. Время выдержки составляет от нескольких секунд до десятков часов.

Недостатки:

• малая точность выдержки времени;
• работоспособность только в узком диапазоне температур;
• необходимость в регулярной чистке и смазки механизма.

С часовым или анкерным механизмом

Устроены по принципу механических часов. В промышленности для взвода пружины используется токовая обмотка. Таким образом, чем выше ток в обмотке, тем сильнее сжимается пружина и быстрее ход механизма. Отличаются невысокой точностью установки времени. Настройка механического реле подобна регулировке будильника.

Электронные

Самый распространенный класс устройств. Выполнены на электронных компонентах. В качестве времязадающего элемента применяется генератор тактовой частоты или синхронизация от частоты питающей сети.

Отличаются самыми широкими пределами перестройки частоты. Минимальный интервал составляет единицы микросекунд, а максимальный — дни, месяцы и годы. Перестройка интервала выполняется электронным способом (при помощи переключателей) или программным (путем изменения коэффициентов встроенной программы или посредством интерфейса от внешнего оборудования).

Часовое, суточное или недельное реле часто является опцией в электронных часах.

Электронные реле установки времени предоставляют самые широкие возможности построения цепей управления, включая многоканальные варианты исполнения или цикличный режим работы.

В качестве исполнительной части используются полупроводниковые ключи или электромагниты с различными группами контактов для коммутации нагрузки реле.

Достоинства электронных устройств:

• самый широкий диапазон установки выдержки;
• минимальные габариты и вес;
• высокая надежность;
• самая высокая точность установки временных интервалов.

Точность выдержки зависит только от стабильности частоты задающего генератора. Использование генераторов на кварцевых элементах с термостабилизацией позволяет достигнуть точности тысячных долей процента.

Недостатки: необходимость в подаче внешнего питания для работы электронных компонентов схемы.

Схемы реле времени имеют большое разнообразие. Среди них встречаются и простейшие, и сложные на основе микроконтроллеров.

Область применения

Реле выдержки времени применяются в тех областях, где необходимо строго соблюдать интервалы между включением и выключением оборудования, для подачи сигналов в установленные промежутки.

Необходимость использования того или иного типа устройств диктуется местными условиями и требованиями к их параметрам.

Электронные устройства способны заменить все выше рассмотренные при условии наличия внешнего питания.

Жизнь современного человека насыщена электрическими приборами. Они дают нам необходимые свет и тепло, доносят информацию, существенно облегают выполнение множества повседневных бытовых задач, помогают в строительстве, ремонте, при работе на садовом участке. Без них не обходится ни выполнение домашних лечебно-оздоровительных процедур, ни организация семейного досуга. Естественно, вся эта техника требует соответствующего бережного отношения и умения обращаться с ней. Но и в этом вопросе научно-технический прогресс приходит на помощь человеку.

Для рациональной, экономичной эксплуатации электрических приборов широко используются автоматизированные системы управления. Они способны выполнять массу полезных функций, и в том числе — позволяют включать или выключать устройства именно тогда, когда это требуется, по заданным хозяевами алгоритмам.

Современные системы управления порой поражают широтой своей функциональности. Но иногда бывает достаточно и более простых в устройстве и эксплуатации приборов автоматизации. Так, одним из примеров несложных устройств автоматического управления, кстати, внедренных в быт человека уже довольно давно, является реле времени. Что это такое, для чего оно может использоваться, какие существуют разновидности и по какому принципу они работают – обо всем этом в настоящей публикации.

Что такое реле времени?

Надо полагать, что читатель этой статьи — не специалист в вопросах электротехники, а лишь пытливый пользователь, старающийся расширить свой кругозор и применить полученную информацию в повседневной жизни. Поэтому для начала будет полезно вспомнить, что же скрывается под общим термином «реле»?

Не будем приводить длинную «научную» формулировку этого понятия – она может быть не вполне понятна начинающему. А если говорить простыми словами, то реле – это электромеханическое или электронное устройство, которое производит коммутацию (соединение или разрыв) электрической цепи при получении внешнего управляющего сигнала. Если точнее, то срабатывание происходит, когда внешнее воздействие достигает какой-то заданной величины.

Первые реле были изобретены, изготовлены и применены еще в середине XIX века – они стали незаменимым компонентом аппаратов бурно развивающейся в те времена телеграфной связи. С тех пор, безусловно, эти устройства прошли длинный путь доработок и усовершенствований, повысилась их надежность, появились новые типы, способные работать в самых разных условиях эксплуатации. Но принцип остался неизменным – внешнее управляющее воздействие руководит замыканием, размыканием или переключением электрических цепей.

По большей части реле управляются электрическими сигналами – когда показатели силы тока или напряжения достигают определенной величины. Но, кстати, управляющее воздействие вовсе не обязательно является электрическим. Существуют реле, срабатывание которых вызывается изменением давления в трубопроводе, температуры окружающей среды, освещенности объекта и другие. Все это открывает очень широкие возможности автоматизации и обеспечения безопасности эксплуатации разнообразной электрической техники.

Можно добавить, что в наше время наряду с электромеханическими реле все шире используются «твердотельные» — электронные ключи, в которых переключение контактов происходит за свет использования каскадов полупроводниковых элементов или интегральных микросхем.

Теперь – к вопросу о том, что же такое реле времени.

А подсказка кроется в самом названии. Это в принципе такое же реле, но срабатывание которого происходит с определенной задержкой после подачи (или снятия) управляющего сигнала. Или же коммутация цепей производится с определенным алгоритмом по времени.

Такие устройства нашли очень широкое применение в автоматизации промышленного оборудования. Но их широко используют и в бытовых условиях. Например, на них можно переложить часть забот по управлению осветительными приборами, климатическим оборудованием или системами вентиляции, с получением весьма впечатляющего эффекта экономии электроэнергии. Появляется возможность производить в заданное время необходимые действия с бытовыми электрическими приборами даже в отсутствие хозяев или без их вмешательства. Одним словом, реле времени способны значительно упростить жизнь владельцам дома.

Это была, так сказать, общая информация. А теперь перейдем к более пристальному рассмотрению разнообразия этих устройств и алгоритмов их работы.

Алгоритмы работы реле времени, функциональные диаграммы, условные обозначения

По каким алгоритмам могут работать реле времени

Выше уже упоминалось, что любые реле могут работать на замыкание, размыкание и переключение контактов при необходимом управляющем воздействии. А в реле времени предусматривается или пауза после такого воздействия, или даже соблюдение определенной цикличности срабатывания.

Различают немало алгоритмов работы реле времени. Ниже на схемах будут рассмотрены наиболее часто применяемые.

На схемах верхним графиком (голубого цвета) показывается напряжение питания, подаваемое на реле. Нижний график – выходное напряжение, идущее от реле на исполнительное устройство (на нагрузку). Красными стрелками показываются диапазоны установленной задержки срабатывания.

Еще одно замечание. Управляющие сигналы для реле могут подаваться по разному.

— Это может быть общее напряжение питание, подаваемое на прибор. Такие реле так и называется – с управлением по питанию.

— Для управления используется отдельная цепь подачи внешнего сигнала.

На приведенных ниже схемах, просто для более понятного восприятия, будут в основном показаны (за одним исключением) алгоритмы для реле с управлением по питанию. Но и для второго варианта они, в принципе, такие же.

Алгоритм 1

Реле времени с задержкой включения. После включения питания выходной сигнал будет передан на нагрузку по истечении установленной паузы Т.

Алгоритм 2

Выходной сигнал в данном варианте передается на нагрузку сразу после включения питания. Но через установленный интервал Т – прерывается.

Алгоритм 3

Включение нагрузки происходит одновременно с подачей общего питания. Но выключение производится после выдержки паузы Т с момента снятия напряжения питания реле.

Алгоритм 4

Цикличная работа реле времени, с паузой на старте. После подачи напряжения питания выходной сигнал на нагрузку появляется через интервал Т1. Этот сигнал выдерживается в течение определенного установленного интервала Т2. Затем происходит размыкание, с повторной паузой Т1, после чего вновь включение нагрузки на время Т2 — и так далее до полного снятия напряжения питания.

Алгоритм 5

Один из вариантов с постоянно подключенным питанием и управлением с помощью внешнего сигнала. При подаче управляющего импульса (или, наоборот, при его снятии – показано высветленным цветом и пунктиром) срабатывает реле и коммутирует питание на нагрузку. Питание подается в течение установленного периода Т1, после чего автоматически отключается, до поступления очередного управляющего импульса.

Эти алгоритмы можно назвать базовыми. А уже из них, как из «кирпичиков», могут выстраиваться куда более сложные схемы, реализованные в реле различных конструкций и моделей.

Одна из самых важных характеристик реле времени – функциональная диаграмма

Кстати, показанные выше графические схемы имеют название функциональных диаграмм реле, и обычно указываются на корпусе прибора или в его технической документации. То есть при выборе требуемого изделия для определенных нужд, умея читать такие диаграммы, можно отыскать подходящую модель.

Ниже на двух иллюстрациях будет продемонстрировано многообразие функциональных диаграмм реле времени, предлагаемых в продаже. Это показывается лишь в качестве примера, так как на самом деле выбор может быть намного шире. Обратите внимание и на то, что некоторые реле могут иметь несколько выходов на нагрузку, а также несколько каналов получения внешнего управляющего сигнала.

Примеры функциональных диаграмм реле времени с управлением по питанию.

Примеры функциональных диаграмм реле времени с управлением внешним сигналом.

Значения временных интервалов Т, Т1, Т2 и т.д.  чаще всего имеет возможность устанавливать пользователь. Правда, существуют модели реле времени, в которых время срабатывания уже предустановлено и изменению не подлежит. Но это приборы специального предназначения, обычно устанавливаемые в схемах защит электрических приборов и установок. Естественно, величина задержки в таком случае указывается в техническом описании изделия.

Обозначения контактов реле времени на схемах

При выборе реле времени необходимо уметь разбираться не только в функциональной диаграмме, но и в схеме расположения контактов. Обычно встречаются вот такие принятые обозначения:

А. Контакты, работающие на размыкание цепи.

1 — дуга обращена вниз: задержка срабатывания после подачи управляющего напряжения;

2 — дуга обращена вниз: задержка срабатывания после снятия управляющего напряжения;

3 — две противоположно направленные дуги: задержки и при подаче управляющего напряжения, и при его снятии.

Б. Контакты, работающие на замыкание цепи.

Условия срабатывания, понятно, можно не расписывать – они такие же, как в предыдущем примере.

Разновидности реле времени

Типы реле времени по общему конструктивному исполнению

Итак, выяснили, что переключение контактов в реле времени производится с определенной задержкой после подачи или снятия питающего или управляющего напряжения. Но прежде чем перейти к рассмотрению самих устройств, обеспечивающих работу по заданному алгоритму, заметим, что реле времени по своей компоновке или общему исполнению можно разделить на несколько типов.

• Моноблочные реле времени. Это – совершенно независимые приборы с собственным корпусом, встроенным питанием или устройством для подключения питания, с выходом, к которому можно подключать стороннюю бытовую или иную технику. Такое реле можно устанавливать в практически в любом месте по необходимости, и подключать к нему тот прибор (систему) который требует подобного управления по времени. Классическим примером может служить реле времени, с которым хорошо знакомы те, кто занимался печатью фотографий.

К приборам более широкого использования можно отнести современные реле времени (таймеры) которые останавливаются в розетку и имеют гнездо для подключения сетевой вилки нагрузки. Самый простейший пример использования – можно с вечера запрограммировать, чтобы к утреннему подъему хозяев в электрическом чайнике была вскипячена вода.

• Встраиваемые реле времени. Они не имеют собственного корпуса, являются одним из узлов электрического прибора (или предназначены для такой установки), и автономно, как правило, не применяются. Классический пример такого реле времени – это механический или электронный таймер, руководящий режимами работы стиральной машины, микроволновки, электрической духовки и т.п.

Такие реле могут быть электромеханическими, имеющими блочное исполнение. Другой вариант – это реле электронного типа, собранное на печатной плате, которая коммутируется с общей схемой того или иного электрического прибора.

• Модульные реле времени. Как понятно уже из названия, такие приборы имеют стандартизированные размеры и предназначаются для установки на DIN-рейку распределительного щита. Там же, в щите, производится и из стационарное подключение к источнику питания и нагрузке, работой которой они будут управлять. Например, таким образом можно подключить системы освещения, которые будут работать по определенному алгоритму времени, мощные приборы отопления, скажем, с тем расчетом, чтобы их основное функционирование приходилось на часы действия льготного тарифа, вентиляционные установки для обеспечения заданной периодичности проветривания и т.п. Возможно их использование и с другими крупными бытовыми приборами, если те в своей конструкции не имеют собственного встроенного таймера.

Несмотря на единообразие размеров, модульные реле времени могут значительно различаться набором возможностей, количеством каналов и программируемых интервалов. В зависимости от степени сложности и, отчасти, от допустимой мощности подключаемого к ним оборудования, такие реле могут занимать одно, два, три и даже больше модуль-мест на DIN-рейке распределительного щита.

Удобно – места такие приборы занимают совсем немного, находятся не на виду, детям недоступны. Многие позволяют задавать суточный, недельный месячный или даже годовой алгоритм работы, то есть не требуют частого вмешательства в управление. Но если и возникнет нужда внести корректировки, то удобное расположение реле времени на рейке, с расположением всех органов управления на фасадной панели, позволит это сделать безо всякого труда.

Типы реле времени по принципу работы 

Теперь стоит разобраться, что за механизмы обеспечивают задание необходимого временного интервала. По этому критерию реле времени можно подразделить на несколько типов – это электромагнитные приборы, устройства с пневматическим или гидравлическим замедлителем, моторные, реле с механическим часовым механизмом и электронные.

Цены на реле времени CRM

реле времени CRM

Рассмотрим их вкратце в перечисленном порядке

Электромагнитные реле времени

Они обычно применяются в каскадах пуска и остановки мощного оборудования – позволяют несколько разнести по времени запуск отдельных узлов (механизмов) во избежание резких скачков нагрузки на линию питания.

Принцип работы узла замедления срабатывания заключается в следующем. Конструктивно реле представляет собой электромагнитную катушку. Перемещение притягиваемого к сердечнику катушки якоря передается на механизм замыкания-размыкания контактов. Но на общий сердечник с катушкой надета гильза (чаще всего – медная), которая становится дополнительным короткозамкнутым контуром.

При подаче напряжения питания на катушку в этой дополнительной «обмотке» наводится ЭДС, создающая ток с таким направлением, что он получается в «противоходе» току в основной катушке. То есть своеобразно «гасит» скорость нарастания напряженности электромагнитного поля, необходимого для притягивания якоря реле. И в итоге срабатывание контактной группы происходит не мгновенно при включении питания, а с задержкой, длительность которой можно регулировать уровнем пожатия пружины якоря. Диапазон задержки обычно лежит в пределах о 0,07 до 0,15 секунд.

При выключении питания происходит обратная картина – за свет наличия дополнительной обмотки-гильзы наблюдается своеобразный эффект «инерции», и размыкание контактов тоже происходит с задержкой. Она может составлять от 0,5 до 1,5÷2 секунд.

Пневматические или гидравлические реле времени.

Вряд ли с ними придется иметь дело в бытовых условиях – они тоже ставились только на мощное обрабатывающее оборудование. Но с механизмом замедления познакомиться все же будет интересно, потому как он имеет довольно оригинальную конструкцию.

Конструктивно такие реле обязательно включают камеру с диафрагмой, в которую упирается подвижный узел (колодка), вызывающая переключение контактов. При снятии напряжения с обмотки катушки колодка освобождается и под действием пружины начинает перемещаться. Но движение колодки тормозится диафрагмой — до выхода воздуха из пневмокамеры. А скорость выпуска воздуха зависит от сечения отверстия, которое, в свою очередь, регулируется специальной иглой.

Регулировки интервала замедления срабатывания могут проводиться в достаточно широком диапазоне и с высокой степенью точности.

Помимо пневматических, существуют и гидравлические замедлители, в которых через регулируемое отверстие между камерами перепускается жидкость (например, трансформаторное масло). Но принцип срабатывания при этом не меняется.

Моторные реле времени

Такие устройства тоже, похоже, уже становятся пережитками прошлого, хотя могут еще встречаться на старых образцах примышленного оборудования.

Характерная особенность таких приборов – это наличие, кроме присущей большинству реле катушки, еще и собственного электропривода. При включении питания оно подается и на катушку, и на электродвигатель, с которого вращение передаётся по системе зубчатых передач рабочим колесам. На этих колесах (имеющих градуировку по времени) есть специальные выступы, которые в определённый момент вызовут замыкание или размыкание контактов цепи питания катушки. Ну а включение или выключение питания на обмотке катушки, в свою очередь, обеспечивает необходимую коммутацию подключенных к реле времени силовых линий.

Цены на реле времени Feron

реле времени Feron

Время срабатывания устанавливается начальным положением рабочего колеса. Кстати, в одном реле таких колес может быть и несколько, что позволяет организовывать довольно сложные алгоритмы управления подключенной нагрузкой.

Реле времени с анкерным (часовым) механизмом

Самый простой и очень наглядный пример аналога подобных реле времени – это обычные настольные часы с будильником, работающие от батарейки. Время срабатывания устанавливается отдельной специальной стрелкой. И когда часовая стрелка сравняется с ней – произойдет замыкание контакта, и питание будет подано на генератор звукового сигнала.

Безусловно, сами реле времени устроены несколько сложнее, да и нагрузка к ним подключается куда более мощная, чем миниатюрный биппер. Но принцип действия – очень схожий. Механизм отсчета времени – практически полная аналогия с обычными часами. В некоторых реле старых образцов – даже пружина заводится вручную, по мере необходимости. В других – завод осуществляется автоматически при включении питания за сет перемещения электромагнитного якоря.

Реле с часовым механизмом в продаже представлены в широком разнообразии. Большой популярностью у пользователей пользуются модели с циферблатом, разделенным на 24 часа, а каждый час делится еще обычно на четыре отрезка по 15 минут. Каждому такому минимальному интервалу соответствует подвижный сектор (штырек, рычажок, в зависимости от модели).

При подключении реле к сети циферблат начинает вращаться с угловой скоростью один оборот в сутки. На циферблате выставляется текущее астрономическое время. Ну а затем несложно запрограммировать алгоритм срабатывания реле – нажатием (откидыванием или иным перемещением) подвижных секторов, соответствующих тем периодам времени, когда питание на нагрузку должно быть включено.

Подобные реле времени выпускаются в модульном или моноблочном исполнении, то есть или устанавливаются в распределительном шкафу, или напрямую подключатся в розетку. Невысокая стоимость и простота в эксплуатации снискали им широкую популярность. Точность выставления диапазона и срабатывания реле, безусловно, нельзя назвать высокой (минимальная градация в 15 минут), но для большинства бытовых приборов этого бывает вполне достаточно.

Ну а если требуются более точные настройки, вплоть до секундной градации, то лучше всего сразу приобрести электронное реле времени.

Узнайте, как подключить розетку, а также ознакомьтесь с пошаговыми примерами правильного подключения провода к розетке.

Электронные реле времени

Электронные реле времени в настоящее время все активнее вытесняют своих электромеханических «собратьев». Это понятно – привлекает высокая точность срабатывания, возможности программирования на длительный период: на неделю месяц и даже более, с учетом чередования выходных и праздничных дней, смены сезона, других факторов, влияющих на предполагаемый режим работы подключенных к реле электроприборов.

В этой категории тоже есть свое подразделение по технологии отсчета времени срабатывания. Углубляться в тему не будем – этот вопрос, скорее, интересен специалистам-электронщикам.

Можно лишь вкратце пояснить, что самые простые электронные реле отсчитывают время с помощью RC-цепочек (резистор + конденсатор). Время зарядки конденсатора зависит от номинала самого конденсатора и включенного с ним в цепь резистора. То есть это легко просчитывается, и плавным изменением номиналов элементов схемы или сменой цепочек (в некоторых реле их несколько) можно установить нужный интервал задержки срабатывания.

Более сложные реле времени оснащены специальными микросхемами или каскадом полупроводниковых приборов, обеспечивающих необходимую задержку по времени. Ну а самые современные на сегодняшний день имеют микропроцессорные блоки и кварцевые генераторы опорной частоты. Так что отсчёт времени в них происходит с максимальной точностью, а энергонезависимая память позволяет проводить программирование алгоритма работы.

Ассортимент электронных реле времени – очень широк. Вполне можно приобрести относительно недорогую модель с аналоговой настройкой параметров и обеспечивающее простейшие операции включения-выключения силовой линии с требуемой задержкой или по определённому алгоритму. Часто для реализации задуманной автоматизации того или иного процесса и такого прибора бывает вполне достаточно. Более совершенные реле времени оснащаются цифровыми жидкокристаллическими дисплеями и кнопочной (сенсорной) системой управления с точностью выставления параметров буквально до долей секунды. Удобно, но и стоимость, безусловно, растет пропорционально.

Можно еще добавить, что электронные реле времени могут выпускаться в любом из исполнений – как отдельные приборы-моноблоки (например – опять же, вариант «розетка с таймером»), в виде плат или блоков для установки в оборудование, или в модульной компоновке для размещения на DIN-рейке.

Видео: Пример использования электронного реле времени KEMOT URZ2001-1

*  *  *  *  *  *  *

К слову, немало «ломается копий» по поводу, как же правильнее называть подобные устройства – реле времени или таймерами. Приводятся доводы, что работа реле увязывается с астрономическим временем, а таймер лишь производит обратный отсчет заданного интервала. Или наоборот, что реле должно лишь обеспечивать задержку включения и выключения, а все что касается возможностей программирования (задания алгоритма работы) – это таймеры. Таким образом, утверждения прямо противоречат друг другу.

По мнению автора этой статьи, «граница» между этими типами приборов, если она и есть – весьма условная. И морочить себе голову тонкостями терминологии – вряд ли в данном случае имеет смысл. Главное – разобраться и суметь сформулировать: для чего вам требуется устройство управления и какими функциями оно должно обладать. И можете не сомневаться, что грамотный продавец-консультант прекрасно вас поймет и предложит оптимальную модель. А в паспорте у нее, кстати может быть указано и таймер, и реле времени. А нередко – и оба термина сразу, через тире или в скобках.

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.

Принцип действия реле времени

Электронные приборы представлены конструктивным разнообразием, поэтому рассматривать принцип устройства реле времени следует с учётом каждой конструктивной вариации в отдельности.

Такой выглядит одна из многочисленных конструкций реле времени. По сути, прибор напоминает обычный коммутатор, действие которого, однако, привязано к циклу течения времени

С точки зрения исполняемых действий, на практике используются электромагнитные, пневматические, электронные конструкции и устройства на часовом механизме.

Вариант #1: электромагнитные приборы

Устройства, поддерживающие электромагнитный принцип действия, как правило, предназначены для работы исключительно в схемах с питанием от постоянного тока.

Конструкция электромагнитного реле времени РЭВ-814: 1 – узел неподвижных контактов; 2 – скоба; 3 – демпферный механизм из меди; 4 – угольник; 5 – сердечник обмотки главного контура; 6 – якорь; 7 – подвижные контакты якоря

Диапазон срабатывания по времени обычно составляет 0,07 – 0,11 сек по включению и 0,5 – 1,4 сек по отключению. Конструкция таких реле времени содержит две рабочих обмотки, одна из которых представляет собой короткозамкнутый контур в виде медного кольца.

Когда через основную обмотку проходит электрический ток, отмечается рост магнитного потока. Этим потоком формируется ток короткозамкнутой обмотки, за счёт чего рост магнитного потока основной обмотки ограничивается.

Как результат, формируется временная характеристика движения якоря исполнительного механизма или, иными словами, создаётся выдержка по времени на включение.

Усовершенствованная конструкция реле времени электромагнитного типа. Этой моделью прибора поддерживается коммутация четырёх независимых каналов нагрузки. Вместе с тем по токовым параметрам устройство выглядит слабее старых моделей (+)

Если прекращается подача тока в контур основной обмотки, благодаря эффекту индуктивности, некоторое время остаётся активным магнитное поле короткозамкнутой обмотки. Соответственно, в течение этого времени реле не отключается.

Вариант #2: пневматические устройства

Конструкции на базе пневматических систем – своего рода эксклюзивные устройства. Подобные устройства оснащены специальной механикой замедления – пневматическим демпферным механизмом.

Регулировать время выдержки пневматических реле можно путём уменьшения или увеличения проходного сечения трубки, через которую осуществляется подвод воздуха. Для этих целей конструкции пневматических реле снабжаются регулировочным винтом.

Одна из распространённых конструкций пневматических приборов. Достаточно простое надёжное исполнение. Параметры коммутируемого тока до 16 ампер. В качестве коммутатора используется мини-переключатель на два канала

Диапазон установки временной задержки пневматических реле составляет в среднем 1 – 60 сек. Однако есть экземпляры, перекрывающие этот диапазон практически вдвое. Правда, на практике отмечены небольшие погрешности (около 10%) в плане точности срабатывания по установленным значениям.

Вариант #3: модификации часового типа

Так называемые часовые реле времени нашли широкое применение в электрике. Этот вид приборов нередко используется в конструкциях автоматических выключателей, предназначенных для защиты цепей напряжением 500 – 10000 вольт. Диапазон выдержки составляет 0,1 – 20 сек.

Принцип действия часовых моделей построен на работе пружины, взводимой механическим приводом (анкером) электромагнита. Коммутация контактных групп часового реле времени выполняется по факту пройденного времени, значение которого ранее было установлено на шкале прибора.

Представитель достаточно древней серии приборов – реле времени с часовым механизмом. Между тем, этот вид устройств показал надёжную безотказную работу в самых разных условиях

Скорость хода механизма устройства напрямую связана с силой тока, протекающего в обмотке электромагнита. Этот фактор позволяет настраивать прибор под исполнение функций защиты. Особенность такой защиты выражается полной независимостью от влияния окружающей температуры.

Вариант #4: электронные реле

Последние несколько лет практически везде, где могут применяться реле времени, на смену устаревшим электромеханическим моделям пришли электронные версии.

Этот вид приборов обладает целым рядом преимуществ:

• малые габариты корпуса;
• высокая точность срабатывания;
• удобный механизм настройки;
• визуальное отображение информации.

Электронные версии действуют, как правило, на основе цифровых импульсных счётчиков. Многие современные приборы построены на высокопроизводительных микропроцессорах. Реле цифровые обычно рассчитаны на коммутацию мало-индуктивных либо неиндуктивных нагрузок.

Современная разработка – цифровое реле, призванное обеспечить коммутацию по времени. Привлекает удобством управления и контроля, гибкой настройкой и внешним видом

Для настройки реле времени цифрового типа достаточно задать нужные временные параметры с помощью функциональных клавиш, размещённых непосредственно на фронтальной панели корпуса.

Настройка обычно доступна в широких пределах по времени, позволяет охватывать не только секунды, минуты, часы, но также дни недели. Для примера можно рассмотреть модель недельного электронного реле — таймера.

Электронный таймер с функциями автоматических включений-отключений может удачно использоваться в схемах управления разными видами устройств. Так называемое «недельное» реле времени обеспечивает выполнение функций коммутации в соответствии с установленным промежутком времени в рамках недельного цикла. Такие устройства используются в системах «умный дом».

Например, благодаря прибору открываются возможности:

• коммутировать системы освещения в заданное время;
• запускать или останавливать технологическое оборудование;
• активировать/деактивировать охранные системы.

Прибор небольшой по размерам, имеет несколько функциональных клавиш управления. Применяя системную клавиатуру, пользователь может его легко настраивать (программировать).

Пользовательский функционал цифрового реле времени – панель управления с клавишами установки параметров. Плюс жидкокристаллический дисплей, где отображается вся необходимая информация

Режим программирования активируется нажатием и удержанием кнопки, обозначенной символом «P». Выполнить системный сброс помогает клавиша «Reset». Изменение настроек времени реле осуществляется клавишами установки минут, часов, дней недели при активном режиме программирования.

Стандартной схемой подключения реле времени предусматривается установка одного из двух режимов управления действиями – ручного или автоматического. Удобство настройки реле цифрового типа обеспечивает информационный жидкокристаллический дисплей.

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.

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:

1. Поднять все сегменты, расположенные по окружности диска настройки.
2. Опустить только те сегменты, которые соответствуют времени настройки.
3. 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.

Подключение реле времени в схеме управления

Устройство необходимо подключать с учётом соответствия места установки тем условиям, какие заявлены в техническом паспорте прибора. Как правило, монтаж предполагает вертикальную установку прибора при допусках отклонения от вертикали не более чем на 10º.

Температурные границы помещения, где предполагается монтаж и эксплуатация реле времени, обычно не превышают диапазон -20°С + 50°С.

Уровень влажности воздуха в зоне инсталляции прибора не должен превышать значения 80%. Электрическую схему, куда устанавливается таймер, на время установки следует отключить от сетевого питания.

Классическая схема подключения реле времени, в данном случае, для прибора, коммутирующего два канала с нагрузкой. По такому же принципу подключаются устройства на разное число коммутаций (+)

Прибор любой конструкции традиционно имеет технический паспорт, где обозначена схема подключения. Многие таймеры электронно-механические и цифровые дополняются схемой, нанесённой непосредственно на корпусе и показывающей, как и в какой последовательности подключить реле времени.

Классический вариант подключения выглядит так:

1. Подключение лини напряжения на клеммы питания прибора.
2. Фазная линия через автоматический выключатель соединяется с входным контактом нагрузки реле.
3. Выходной контакт нагрузки реле подключается непосредственно к фазной линии нагрузки.

По сути, схема подключения для основной массы приборов выстраивается по идентичному принципу: подключение питания на сам прибор и включение нагрузки через группу коммутируемых контактов.

В зависимости от типа реле (однофазные, трёхфазные), а также от конструктивных особенностей, этих контактных групп может быть несколько.

Простой вариант реле времени можно сделать собственноручно. Схемы различных самоделок описаны в этой статье.

Выводы и полезное видео по теме

В видео-ролике рассматривается возможность использования модульного устройства, где присутствуют два независимых коммутирующих по времени устройства. Схема предусматривает включение двух приборов бытовой техники, настройку их работы во временных интервалах и другие функции.

Конечно же, все существующие модификации реле времени не охватить одним скромным обзором. Для рассмотрения всего ассортимента приборов потребуется написать целую книгу. Собственно, справочники по таймерам разных видов доступны, и при желании отыскать необходимые сведения можно всегда.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по работе, выбору, подключению и настройке реле времени? Можете оставлять комментарии к публикации и участвовать в обсуждениях. Форма для связи находится в нижнем блоке.

Приветствую! С вами снова инженер Рик. В этой статье я хочу рассказать о таком замечательном электронном устройстве как реле времени. Объясню, зачем оно нужно бытовому потребителю, приведу практические советы по использованию.

Что такое реле времени

Даже из названия прибора становится понятно, что реле времени это — устройство, предназначенное для автоматического отключения или подключения нагрузки в зависимости от заданных временных параметров. Однако это только одна из функций, которую выполняют представленные приборы. Реле времени применяются в сложных электрических схемах. Например, для автоматизации технологического процесса на промышленных предприятиях, когда необходимо автоматизировать включение и отключение освещения, подача корма животным по расписанию и многое другое.

Виды

Устройства на самом деле крайне разнообразны и делятся на группы в зависимости от доступных временных интервалов работы.

Циклические

Распространенный тип реле управления, которые широко используются как среди бытовых, так и среди промышленных потребителей. Они способны работать с напряжением от 12 вольт до 220 В. Цикличные (их еще называют логическими) реле времени срабатывают при подаче управляющего сигнала. При этом пользователь может задать интервал переключение режимов работы. Отличными примерами этих приборов является реле времени TDR1, TDR26 и TDR 60s.

Суточные, недельные и годовые

Как и предыдущий тип устройств, здесь выполняется включение/отключение нагрузки в соответствии с установленными настройками таймера. Только для автоматического переключения здесь не нужен импульс: срабатывание осуществляется за счет внутреннего механизма. Достаточно запрограммировать устройство, указав, в какой промежуток времени выполняется подача и отключение нагрузки.

Астрономические

Этот тип реле управления фактически объединяет в себе все предыдущие. Работа устройства основана на запрограммированном астрономическом календаре. При правильной настройке текущей даты географической широты он самостоятельно рассчитывает время восхода и заката солнца.

Важно! При выборе конкретного варианта следует учитывать не только то, какие задачи должно решать реле времени, но и на какие токи рассчитан прибор.

Принцип работы реле времени

От внутреннего строения зависит задержка на срабатывание и технические параметры реле времени. Они также делятся на категории в зависимости от принципа работы.

Электромагнитные

Представленный тип реле времени преимущественно рассчитан на работу в электрических схемах с постоянным током. Основными компонентами здесь выступают две обмотки: основная и коротко замыкающая. Первая генерирует магнитный поток, а вторая его накапливает. Когда подача тока прекращается, на вторичной обмотке еще некоторое
Важно! При выборе конкретного варианта следует учитывать не только то, какие задачи должно решать реле времени, но и на какие токи рассчитан прибор. Поэтому если не уверены, всегда можете обращаться к инженеру Рику за помощью. ремя удерживается заряд, который и не дает реле моментально отключиться. Время срабатывания — от 0,7 до 0,11 секунд.

Пневматические

За отсрочку отключения здесь отвечает демпферный механизм. В зависимости от настроек, он способен удерживать реле времени во включенном состоянии от 1 до 60 секунд после прекращения подачи тока. Устройства способны работать с токами большой силы, поэтому они преимущественно используются на предприятиях в щитовых КИПиА.

Часовые

Применяются в высоковольтных системах для защиты подключенного оборудования от скачков напряжения. Пользователю нужно только указать время, по завершению которого прекращается подача нагрузки. Сигналом срабатывания является сила тока, протекающего в обмотке установленного внутри электромагнита.

Электронные

Работа прибора основана на свойствах заряда и разряда конденсаторов, которые при достижении полного объема перестают проводить электрический ток. Когда заряд падает, автоматически возобновляется подача питания на нагрузку. Интенсивность заряда конденсатора регулируется сопротивлением резистора.

Логические

Относятся к наиболее современным типам оборудования. За исчисление времени здесь отвечают сумматоры, основываясь на количестве тактов. Когда значение тактов достигает определенного показателя, подается сигнал на включение питания на нагрузку, второго показателя тактов — отключение. Процесс выполняется циклично.

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.

Схема подключения

Давайте рассмотрим схему подключения реле времени на примере реле TRD26.

Как видно из схемы в подключение реле времени нет никаких подводных камне и трудностей. Важно лишь внимательно ознакомиться с документацией прибора который вы покупаете. И соблюдать полярность при подключении устройства.

Диаграммы работы

Ну тут все совсем просто. Точно так же обращаемся к документации устройства и смотрим на сравнительную таблицу режимов работы реле времени.

Ознакамливаемся с режимами работы устройства и выбираем режим работы исходя из наших задач. Как мы видим, при грамотном изучении документации к реле времени разобраться в его настройке и подключении можно за 5 минут. Главное, внимательно прочитать документацию, что в наше время делают так редко, а ведь то снимает многие вопросы.

Итог

Реле времени — полезная вещь, которая обязательно пригодится в вашем хозяйстве. С его помощью можно настроить автоматическое включение или отключение света в подъезде или вытяжки санузла. Это только некоторые задачи, которые может решить небольшой прибор, способный вместиться на стандартную рейку в щитовой.

Д