Реле времени кт1 схема электрическая принцип работы

Схемы управления двигателями в функции времени

Этот вид управления применяется тогда, когда все переключения в схеме электродвигателя осуществляют в определенные моменты времени, например при автоматизации процесса пуска электродвигателей без контроля частоты вращения или тока. Длительность интервалов обусловлена и может регулироваться уставками реле времени.

Управление в функции времени получило наибольшее распространение в промышленности из-за простоты и надежности серийно выпускаемых электромагнитных и электронных реле времени .

Так, из рис. 1, а и б видно, что замыканием контакта К линейного контактора в цепь якоря включается все сопротивление реостата, равное R1 + R2 + R3, а включение секций пускового сопротивления может происходить через определенные интервалы времени t1, t2 и t3 при определенных частотах вращения двигателя n1, n2, n3 и при снижении пускового тока до заданного значения I2. Интервалы времени подбираются так, чтобы при каждом очередном закорачивании сопротивления ток двигателя не превышал бы допустимого I1.

При разгоне двигателя от n= 0 до n1 ток убывает до I2 в результате роста противоэлектродвижущей силы. Через промежуток времени t1 замыкается контакт К1, шунтирующий сопротивление R1, что вызывает уменьшение сопротивления реостата до R2+R3, новое увеличение тока до I1 и т. д. По окончании пуска двигатель разгоняется до номинальной частоты вращения, пусковой реостат полностью выведен.

Рис. 1. Схемы управления двигателями в функции времени: а — пускового реостата двигателя постоянного тока, б — пусковая диаграмма

Рассмотрим некоторые схемы управления двигателя в функции времени.

При управлении асинхронным двигателем с фазным ротором в функции времени (рис. 2) выдержка времени, необходимая для закорачивания отдельных ступеней пускового реостата, обеспечивается маятниковыми реле времени, число которых равно числу ступеней. Работа схемы осуществляется следующим образом.

Рис. 2. Схема управления в функции времени асинхронного двигателя с фазным ротором

При нажатии на кнопку SB1 получает электропитание катушка линейного контактора КМ, включающего статор двигателя в сеть. Пусковой реостат при этом введен полностью. Вместе с контактором включается реле времени КТ1, которое через заданный интервал времени замыкает контакт в цепи катушки контактора КМ1.

Контактор срабатывает и замыкает первую секцию пускового реостата ротора. При этом включается реле времени КТ2, которое замыкает с замедлением свои контакты и включает катушку КМ2 и реле времени КТЗ. Контакты контактора КМ2 закорачивают вторую ступень КМ2 пускового реостата. Далее с замедлением времени срабатывает контакт реле КТЗ, включающий катушку КМЗ, которая закорачивает последнюю ступень пускового реостата КМЗ, и двигатель продолжает работать в дальнейшем как с короткозамкнутым ротором.

Останов двигателя производят кнопкой SB, а при перегрузках двигатель отключается расцепителями автоматического вводного выключателя QF. При этом отключается линейный контактор, его блок-контакт КМ и все контакторы ускорения и реле времени без выдержки времени. Схема готова к следующему пуску.

Для пуска вхолостую асинхронного двигателя повышенной мощности с переключением обмотки статора со звезды на треугольник можно использовать схему рис. 3. Переключение в этой схеме выполняется автоматически в функции времени. Нажатием кнопки SB2 обмотку статора включают в сеть контактором КМ. Одновременно подключаются к сети реле времени КТ и катушка KY, соединяющего обмотку статора звездой при помощи трех замыкающих контактов в силовой цепи.

Рис. 3. Схема управления в функции времени асинхронного двигателя переключением со Y на Δ

Двигатель включается и разгоняется при пониженном напряжении. Через заданный промежуток времени реле КТ выключает контактор KY и включает катушку контактора КΔ соединяющего обмотку статора треугольником. Так как в цепи катушки КΔ находится блок-контакт KY, включение контактора КΔ не может произойти раньше выключения контактора KMY.

Ступенчатый пуск многоскоростных асинхронных двигателей является более экономичным и выполняется в функции времени. Рассмотрим пример ступенчатого пуска двухскоростного однообмоточного двигателя (рис. 4). Обмотка статора переключается с треугольника на двойную звезду с удвоением частоты вращения.

Рис. 4. Схема управления в функции времени ступенчатого пуска асинхронного двигателя

Контактором КМ двигатель включается на первую ступень частоты вращения, а контакторами КМ2 и КМ1 на вторую. Для включения двигателя на первую частоту вращения нажатием кнопки SB2 включается катушка контактора КМ и его силовые контакты КМ в главной цепи. Обмотка статора, соединенная треугольником, включается в сеть. Катушка реле времени КТ находится под напряжением, а ее замыкающий контакт (в цепи катушки КМ) замкнут.

Ступенчатый пуск двигателя на вторую частоту вращения выполняется при помощи промежуточного реле К, цепь которого замыкается пусковой кнопкой SB3. Замыкающие контакты К шунтируют обе пусковые кнопки, а размыкающий контакт К отключает реле времени КТ. Замыкающий контакт КТ в цепи катушки КМ отключается с замедлением при возврате, поэтому катушка КМ в первый период пуска оказывается замкнутой, а двигатель включается на первую частоту вращения.

Блок-контакт КМ в цепи катушек КМ2 и КМ1 размыкается. Эти катушки отключены также размыкающим контактом КТ, который срабатывает с замедлением при возврате. Через заданный промежуток времени замыкающий контакт КТ отключит катушку КМ, а его размыкающий контакт включит катушки контакторов второй частоты вращения КМ1 и КМ2. Их главные контакты в силовой цепи переключат обмотку статора на двойную звезду и включат ее в сеть.

Следовательно, двигатель сначала разгоняется до первой частоты вращения, а затем автоматически переключается на вторую частоту вращения. Отметим, что предварительное соединение обмотки статора на двойную звезду и последующее включение ее в сеть выполняется сначала включением двух замыкающих силовых контактов КМ2, а затем трех замыкающих главных контактов КМ1. Такая последовательность включения достигается тем, что катушка КМ1 включается на напряжение через замыкающий блок-контакт КМ2. Останов двигателя выполняется нажатием кнопки «Стоп», обозначенной на схеме буквой SB1.

На рис. 5 изображена схема автоматического пуска двигателя постоянного тока параллельного возбуждения в функции времени. Включением автоматического выключателя QF двигатель подготавливается к пуску. Ток течет по цепи, состоящей из катушки реле времени КТ1, якоря двигателя М и двух ступеней пускового реостата R1 + R2.

Рис. 5. Схема управления в функции времени двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

Вследствие большого сопротивления катушки реле КТ1 ток в этой цепи весьма мал и никакого действия на двигатель не оказывает, но само реле срабатывает и его размыкающий контакт в цепи контактора КМ1 размыкается. В обмотку второго реле времени КТ2, включенную параллельно сопротивлению R1, ответвляется столь малый ток, что включиться оно не может. Обмотка возбуждения LM двигателя также оказывается включенной.

Пуск двигателя выполняется нажатием кнопки SB2. Включаются при этом контактор КМ и его контакт в цепи якоря двигателя. Большой пусковой ток ограничивается двумя ступенями реостата R1 и R2. Часть этого тока ответвляется в катушку реле КТ2, и оно, срабатывая, размыкает свой контакт КТ2 в цепи контактора КМ2. Одновременно с замыканием цепи якоря М рабочий контакт контактора КМ закорачивает катушку реле КТ1.

После установленного промежутка времени при возврате реле КТ1 замкнет свой контакт КТ1 в цепи контактора КМ1. Этот контактор своим рабочим контактом KM1 закоротит первую ступень R1 пускового реостата и обмотку реле времени КТ2. С замедлением при возврате его рабочие контакты КТ2 включат контактор КМ2, который своими рабочими контактами КМ2 закоротит вторую ступень R2 пускового реостата. На этом пуск двигателя заканчивается.

При нажатии на кнопку SB1 контактор КМ обесточится и отключит свой главный контакт в цепи якоря. Якорь остается под напряжением, но оказывается включен последовательно с обмоткой реле КТ1, благодаря чему через него проходит незначительный ток. Реле КТ1 сработает, разомкнет свой контакт в цепи контакторов КМ1 и КМ2, они отключатся и разомкнут свои контакты, закорачивающие сопротивления R1 и R2. Произойдет останов двигателя, но его обмотка возбуждения остается подключенной к сети и двигатель тем самым подготовлен для следующего пуска. Полное отключение двигателя выполняют выключением автоматического вводного выключателя ВВ.

Динамическое торможение двигателей также выполняется в функции времени. Для динамического торможения, например асинхронного двигателя, обмотка статора отключается от сети переменного тока и по одной из схем, показанных в табл.1, подключается к источнику постоянного тока. В лесной и деревообрабатывающей промышленности постоянный ток получают от специальных полупроводниковых выпрямителей. В этом случае отпадает необходимость в специальном источнике постоянного тока.

При включении обмотки статора по одной из схем (см. табл. 1) к выпрямителю в обмотке создается неподвижное в пространстве магнитное поле. В неподвижном поле по инерции продолжает вращаться ротор двигателя. В роторе двигателя при этом будут создаваться переменная ЭДС и ток, который будет возбуждать переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле ротора при взаимодействии с неподвижным полем статора создает тормозной момент. При этом запасенная кинетическая энергия ротором и исполнительным механизмом превращается в цепи ротора в электрическую энергию, а последняя — в тепловую.

Тепловая энергия рассеивается из цепи ротора в окружающую среду. Выделение тепла в роторе будет нагревать двигатель. Количество выделенного тепла зависит от тока в обмотке статора при питании ее постоянным током. В зависимости от принятой схемы включения обмотки статора при питании ее постоянным током отношение тока к фазному току статора будет различным. Соотношения этих токов для различных схем включения показаны в табл. 1

Схема динамического торможения асинхронного двигателя показана на рис. 6.

Источник

Реле времени

Многие процессы, производимые ежедневно, требуют точного времени исполнения, как своевременного начала, так и окончания. Примером можно привести готовку пищи или же последовательность и срок проведения различных химических реакций.

Технические устройства не исключение. Своевременное их включение и прекращение работы – это и есть начало и конец процессов автоматизации любого производства или обслуживания. Контроль остановки и запуска работы техники в таких случаях осуществляется с помощью реле времени.

Область применения устройств

Таймеры используются во многих устройствах, окружающих современного человека. Зачастую, в жизни, требуется автоматизация циклов запуска и остановки различного оборудования.

Схема подключения реле времени настолько проста, что позволяет применять такой контроллер работы в широком спектре бытовой и производственной аппаратуры, запуская или выключая оборудование через определенные периоды. Примерами использования служат стиральные машины, микроволновки, станки, светофоры, уличное освещение, системы полива и управления отоплением дома. Современное реле времени

Реле времени применяются настолько давно, что даже информации о первом инженере, введшим такие функции в свое оборудование, найти не удалось. Первое упоминание и попытка разделения систем контроля времени работы по принципу действия была предпринята в 1958 году, в книге В. Большова «Электронные реле времени».

Показательно, что даже тогда необходимость периодического запуска и отключения оборудования была принято за данность. В книге предлагалось разделить таймеры на часовые, воздушные, электронные и электромагнитные, от вида механизма функционирования. Реле времени, использовавшиеся в СССР

В современной жизни, отключающие и контролирующие питание оборудования таймеры, а это другое название такого прибора, используются повсеместно, как для управления производственными процессами, так и бытовой электроникой.

Особенно важны реле времени в системах «умного дома», в которых они отмеряют временные промежутки и контролируют те или иные процессы. Самый простой пример – автоматический свет в подъездах жилых домов. Датчик, при обнаружении движения дает сигнал на запуск таймера, который зажигает освещение. Если длительный период нет сигнала от сенсора, срабатывает реле времени и свет гаснет. Одна из схем подключения реле времени к освещению подъезда

Как работает реле времени?

Принцип работы всех реле одинаков. Обобщенно его можно представить так: условный «часовой механизм» в определенный промежуток времени производит соединение контактов, обеспечивая прохождение тока к нагрузке. Оно поддерживается определенный период, затем происходит разрыв линии.

У таких реле есть и другое название – электрический таймер. В качестве измерителя времени работы может применяться пружинный, моторный, пневматический, электромагнитный или электронный механизм. Реже распространены тепловые варианты контроля периода срабатывания, применяемые сейчас только в схемах защиты электрооборудования. Устройство теплового реле времени

В любом виде контролирующих таймеров, в той или иной степени, можно регулировать и устанавливать значения времени, управляющие работой реле, и долговременность его функционирования.

Разновидности устройства

Основные виды реле времени от применяемых технологий в их конструкции:

• Самые надежные и использующиеся длительное время – часовые или анкерные.
  Их работа обеспечивается пружинным механизмом, заводящимся руками или автоматически, при подаче напряжения на устройство. Отличительный признак такого прибора – наличие механической надстроечной шкалы, выставляя значения на которой, устанавливают время и период включения и прерывания линии тока для потребителя.
  Устройство часового реле

• Моторные.
  Чем-то такие реле похожи на анкерные, вот только для хода часов используется не пружина, а маленький электродвигатель. От него и работает механизм прибора – он обеспечивает вращение всех шестеренок редуктора, осуществляющих перемещение замыкающих контактов в состояние «включено» или «отсоединено». Сами параметры срабатывания выставляются вручную специальными фиксаторами.

Простое, моторное реле времени

• Пневматические или гидравлические.
  Применяются в основном в производстве, для управления станками. Замедление механизма включения обеспечивается специальным воздушным или жидкостным демпфером, замедляющим ход толкателя в электромагните, который в свою очередь и соединяет контакты. Период срабатывания зависит от объема рабочего тела в ограничивающей камере. Когда при включенном электромагните толкатель жмет на мембрану, та не сразу прогибается – сначала должен выйти воздух или жидкость из камеры демпфера под ней, и только тогда он дойдет до финиша и соединит клеммы. Регулируя скорость истечения рабочего тела, и устанавливают временные промежутки срабатывания пневматических или гидравлических реле.

Устройство пневматического реле

• Электромагнитные.
  Уже более близкие к современным и до сих пор часто используемые реле времени. Их принцип действия – электромагнит, который при наборе на магнитный сердечник необходимой силы поля соединяет с его с помощью контакты прохождения питания клиентского устройства. Пауза срабатывания обеспечивается дополнительной катушкой (гильзой), одетой на тот же магнитный якорь, но с обратным ходом тока. Время действия такого реле основано на эффекте остаточного магнетизма сердечника, который продолжает создавать поле еще некоторое время после отключения основной обмотки.

Устройство электромагнитного реле

• Электронные.
  Условно, они все построены на периоде заряда конденсатора, замедление которого обеспечивается характеристиками нагрузки-резистора. При достижении полной емкости конденсатор перестает пропускать через себя ток, что дает возможность открыться полупроводниковому или ламповому элементу, от которого уже и срабатывает включение или разрыв питания клиентского устройства. После разряда конденсатора происходит обратная отсечка потребителя.
  Устройства на основе таких элементов узнать достаточно просто – на их поверхности находятся регуляторы, выполненные или в виде пазов под отвертки, или рукояток, которыми контролируется параметры сопротивления резисторов в цепи.

Простая схема электронного реле

• Логические.
  Реле времени с такой основой используют для своей работы микросхемы, в составе которых находятся логические сумматоры, отсчитывающие время в зависимости от пройденного количества тактов задающего генератора. В момент, когда достигаются установленные значения, «процессор» устройства подает сигнал на исполнительный контур, который в свою очередь производит подключение питания потребляющей части. После того, как количество тактов достигает второго заданного прибору значения – линия прерывается.
  Такой класс оборудования легко узнать по наличию цифровых дисплеев и множества клавиш, которыми и программируются требуемые параметры.

Схема простого логического реле

Преимущества и недостатки

Каждый тип реле имеет свои плюсы и минусы:

• Часовые или анкерные. Большой плюс у них – практически полная независимость от стороннего питания и поистине железная надежность. Минус – рано или поздно, при отсутствии ухода, механизм все же может дать сбой или вовсе выйти из строя. Опять же, соединение контактов по времени в таких приборах происходит непосредственным образом, а значит, есть шанс возникновения искры. Что, в свою очередь, ограничивает ниши применения механического таймера – в любой пожароопасной среде этот фактор создает множество проблем.

Анкерное реле времени ЭВ-142

• Моторные. У таких реле времени преимущества механических, но и те же недостатки – конечный (хоть и не скорый) выход из строя и искровые соединения.

Моторное реле времени РВТ-1200

• Пневматические или гидравлические. Они надежны, но отличаются крупными габаритами, виной которых – объем демпферной камеры. Кроме всего прочего, точность установки временных промежутков на них относительно низка и требует участия подготовленного специалиста. Поэтому и применяются такие реле только на производствах, где есть свой штат настройщиков.

Пневматическое реле времени РВП-72

• Электромагнитные. При всей простоте конструкции они обладают существенным минусом – точность настройки на временные интервалы очень затруднена и в каждом приборе различна, вне зависимости от количества поворотов регулирующих винтов. То есть, другими словами, повернув десять раз винт и выставив время на одном приборе, десятикратным оборотом такого же регулятора на другом невозможно добиться одинакового по периоду срабатывания с предыдущим.

Современное электромагнитное реле

• Электронные. На текущий момент такие аппараты вытесняют все предыдущие модели. Они практически лишены минусов, относительно точны в настройке, и соединение линии в таких приборах происходит бесконтактным методом. Единственный минус, отмечаемый пользователями таймеров такого вида – удобство настройки периодов задержки.

Пример простого электронного реле

• Логические. Представляют собой развитие электронных вариантов, с лучшей индикацией, более удобным управлением, а также возможностью использования их в качестве частей «умного дома». Шкала времени на логических устройствах ограничена только глубиной заложенной программы. Дополнительный плюс – содержащиеся в них логические элементы могут срабатывать не только от временных интервалов, но и внешних управляющих импульсов-сигналов от датчиков или контроллеров. Единственный минус пока – цена – она немного выше, чем за просто электронные. Настройка подобных реле времени уже называется программированием.

Пример программируемого реле времени

Критерии выбора при покупке

Искать в продаже такие, уже экзотические варианты реле, как механические или моторные, уже смысла нет. Электромагнитные устарели и редки в торговых точках. Воздушные используются только в очень специфичных областях. Для бытового или производственного применения больше подходят электронные и микропроцессорные, которые и будут рассмотрены.

Выбор типа устройства зависит от сферы применения. Если есть необходимость только выключения какого-либо одного бытового прибора 220В через некоторое время, то можно воспользоваться простым электронным таймером, помещаемым между вилкой потребителя и розеткой.

В случаях, когда требуется производить коммутацию нескольких устройств или одного, но большого по нагрузке, то лучше приобрести встраиваемое в щиток универсальное реле времени. Реле времени, установленное в щиток

Для осуществления цикличного включения и отработки, наилучшим образом, подойдут микропроцессорные устройства. То же самое относится и к тем случаям, когда планируется применение реле времени в системах «умного дома».

Самый простой пример, для чего может понадобится подобная система контроля – включение электрокотла для обогрева помещения. Днем, когда дома никого нет, он не нужен, а вечером и ночью желателен. Такая работа как раз относится к функциям, выполняемым реле времени.

Как читать маркировку

Важно, чтобы параметры временного пускателя для клиентских устройств потребления тока соответствовали его нагрузке. Каждый прибор реле оснащен маркировкой, в которой указаны его основные и предельные характеристики.

Также производитель на корпусе своих устройств обычно указывает, каким током осуществляется питание самого прибора (постоянным или переменным), куда присоединять кабель подачи напряжения, разметку входных и выходных каналов коммутации.

Популярные модели

Одними из наиболее популярных моделей электронных реле для монтажа в распределительный щит на начало 2020 года стали:

· коммутируемая сеть тока и питания: переменная, 220В;

· аккумулятор – есть, на два года;

· суточная и недельная программа;

Наиболее приобретаемыми, среди реле времени, предназначенных для подключения между розеткой и потребительским устройством, стали:

Как подключить реле времени и контактор

Чтобы увеличить логику работы, вместе с реле времени применяют контактор в связке с электромагнитным пускателем. Если подается напряжение на это устройство, то в нем будет соединена одна пара проводов для каждой линии, если нет — то другая.

Иначе говоря, коммутация в контакторе происходит по принципу – 1 вход и 2 выхода. В случае подачи напряжения на управляющую линию, соединяются вход и первый выход, при его отсутствии – вход и второй выход.

Контакторы могут обладать множеством линий, на каждой из которых находится по 2 контролируемых, исходящих клеммы.

Кроме этого, существует и одно позиционный класс включающего оборудования – оно используются в схемах с большой нагрузкой, когда параметры потребителя превышают возможности управляющего устройства. Нагрузку подключают к контактору, а пускатель которого, в свою очередь, к контролеру. Используется подобная связка, к примеру, чтобы подключать электрический котел к реле времени. Схема подключения большой нагрузки к реле времени

Часто встречающиеся ошибки

Как и в любой электрической сети, важно соблюдать предельные характеристики управляющих устройств и запросов подключаемых к ним потребителей. При превышении, возможен не только выход из строя контролирующего прибора, но и его оплавление или возгорание. Не соблюдение этого правила и есть самая часто встречающаяся ошибка, в использовании реле времени для коммутации силовых линий мощных устройств потребления, без контакторов – посредников.

Источник

Схема устройства АВР линии электропередачи.

При исчезновении напряжения на шинах реле напряжения KV1 и KV2 замыкают контакты, включая реле времени КТ1. Напряжение срабатывания реле напряжения устанавливается (0,25 ÷ 0,3) U_ном.

Уставка реле времени КТ1 выбирается больше, чем сумма времени отключения КЗ питающей линии и времени обратного се включения устройством АПВ со стороны подстанции А. Уставка реле KT1 должна быть также больше времени отключения КЗ на других линиях передачи и линиях, отходящих от подстанции А в зоне остаточного напряжения, равного напряжению срабатывания реле KV1 и KV2. Со стороны подстанции Б резервная линия должна быть под напряжением. Контроль наличия напряжения осуществляет реле KV3, подключенное к трансформатору напряжения резервной линии. Вместо трансформатора напряжения может применяться любое устройство отбора напряжения (например, отбор от конденсаторных втулок выключателя или гирлянды изоляторов). Реле с замедленным возвратом KV2 обеспечивает однократность действия устройства АВР.

Если на питающей линии со стороны подстанции Л установлено устройство АПВ двукратного действия и после вторичного действия устройства АПВ линия осталась под напряжением, обратное переключение подстанции на источник основного питания проще и целесообразнее всего производить вручную (на месте или при помощи устройства телемеханики).

При наличии на приемной подстанции грузовых или пружинных приводов и отсутствии источника оперативного постоянного тока устройство АВР может быть выполнено по рисунок 2,  а). Включение выключателя резервной линии происходит при обесточении шип приемной подстанции и наличии напряжения на вводе резервного источника; в этих условиях реле напряжения замкнут контакты, сработает реле времени КТ и отключит выключатель Q1. Вспомогательные контакты BK4QI выключателя Q1 включат катушку включения YAC_Q2 выключателя Q2 ввода резервного питания. Реле времени КТ работает на переменном оперативном токе. Этим же током обеспечивается действие катушки включения выключателя Q2. Источником переменного оперативного тока является трансформатор напряжения, подключенный к линии электропередачи от резервного источника питания.

На рисунке 2, б) показана схема устройства АВР, разработанная для выключателей с грузовыми или пружинными приводами, обеспечивающими однократность действия. В устройстве АВР воспринимающий и исполнительные органы совмещены в одном реле КТ с замедлением при отпускании якоря (на 1 — 5 с). Напряжение к обмотке реле КТ подводится от трехфазного выпрямительного моста, подключенного к трансформатору напряжения.

Для улучшения коэффициента возврата устройства АВР цепь обмотки реле КТ контролируется контактом реле KV (напряжение возврата реле КТ, рассчитанного на номинальное напряжение ПО В, составляет примерно 10 В, поэтому при отсутствии реле KV и обесточении шин реле КТ может продолжать находиться в сработавшем положении из-за наведенных напряжений). В качестве реле KV может быть использовано реле напряжения любого типа с k_н=0,5 и более. При исчезновении напряжения на шинах приемной подстанции реле KV размыкает свои контакты и обесточивает обмотку реле КТ, которое спустя заданное время замыкает свои контакты. Выключатель ввода основного питающего источника отключается. Его вспомогательные контакты замыкают цепь включения выключателя источника резервного питания, предварительно подготовленную контактом реле КТ.

Для ускорения работы устройств АВР требуется убыстрить отключение выключателя ввода источника основного питания. Для этой цели  предусмотрены цепи, производящие такое отключение при отключении выключателя с питающей стороны трансформатора основного питания; сложнее обстоит дело с организацией ускорения действия устройств АВР на подстанциях, питающихся от основных источников по относительно длинным линиям электропередачи.

Для этой цели имеются следующие возможности:

а) устанавливать для защиты питающих линий продольную дифференциальную защиту типа ДЗЛ, отключающую линию с двух сторон при КЗ на ней;

б) использовать устройства для быстрой передачи отключающегося сигнала при отключении выключателя с питающей стороны линии, применяя при этом на линии быстродействующую защиту (например, токовую отсечку);

в) устанавливать на линии защиту’, производящую быстрое отключение линии с обеих сторон при КЗ на ней, выполненную на принципе защиты с блокировкой при внешних КЗ;

г) устанавливать устройства для быстрой индикации прекращения протекания по линии активной мощности (например, реле активной мощности с контролем или без контроля срабатывания при помощи частоты; реле частоты, улавливающее снижение частоты и скорость этого снижения, и т. д.).

Наиболее эффективным средством является установка быстродействующих защит как на линиях, питающих подстанцию, так и на других линиях, питающих параллельно работающих потребителей; при этом создается возможность устанавливать в устройстве АВР на реле времени, включаемом при помощи пускового органа того или другого типа, выдержку времени 0,5 с.

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.

Многие процессы, производимые ежедневно, требуют точного времени исполнения, как своевременного начала, так и окончания. Примером можно привести готовку пищи или же последовательность и срок проведения различных химических реакций.

Технические устройства не исключение. Своевременное их включение и прекращение работы – это и есть начало и конец процессов автоматизации любого производства или обслуживания. Контроль остановки и запуска работы техники в таких случаях осуществляется с помощью реле времени.

Область применения устройств

Таймеры используются во многих устройствах, окружающих современного человека. Зачастую, в жизни, требуется автоматизация циклов запуска и остановки различного оборудования.

Схема подключения реле времени настолько проста, что позволяет применять такой контроллер работы в широком спектре бытовой и производственной аппаратуры, запуская или выключая оборудование через определенные периоды. Примерами использования служат стиральные машины, микроволновки, станки, светофоры, уличное освещение, системы полива и управления отоплением дома.

Реле времени применяются настолько давно, что даже информации о первом инженере, введшим такие функции в свое оборудование, найти не удалось. Первое упоминание и попытка разделения систем контроля времени работы по принципу действия была предпринята в 1958 году, в книге В. Большова «Электронные реле времени».

Показательно, что даже тогда необходимость периодического запуска и отключения оборудования была принято за данность. В книге предлагалось разделить таймеры на часовые, воздушные, электронные и электромагнитные, от вида механизма функционирования.

В современной жизни, отключающие и контролирующие питание оборудования таймеры, а это другое название такого прибора, используются повсеместно, как для управления производственными процессами, так и бытовой электроникой.

Особенно важны реле времени в системах «умного дома», в которых они отмеряют временные промежутки и контролируют те или иные процессы. Самый простой пример – автоматический свет в подъездах жилых домов. Датчик, при обнаружении движения дает сигнал на запуск таймера, который зажигает освещение. Если длительный период нет сигнала от сенсора, срабатывает реле времени и свет гаснет.

Как работает реле времени?

Принцип работы всех реле одинаков. Обобщенно его можно представить так: условный «часовой механизм» в определенный промежуток времени производит соединение контактов, обеспечивая прохождение тока к нагрузке. Оно поддерживается определенный период, затем происходит разрыв линии.

У таких реле есть и другое название – электрический таймер. В качестве измерителя времени работы может применяться пружинный, моторный, пневматический, электромагнитный или электронный механизм. Реже распространены тепловые варианты контроля периода срабатывания, применяемые сейчас только в схемах защиты электрооборудования.

В любом виде контролирующих таймеров, в той или иной степени, можно регулировать и устанавливать значения времени, управляющие работой реле, и долговременность его функционирования.

Разновидности устройства

Основные виды реле времени от применяемых технологий в их конструкции:

• Самые надежные и использующиеся длительное время – часовые или анкерные.
  Их работа обеспечивается пружинным механизмом, заводящимся руками или автоматически, при подаче напряжения на устройство. Отличительный признак такого прибора – наличие механической надстроечной шкалы, выставляя значения на которой, устанавливают время и период включения и прерывания линии тока для потребителя.
  

• Моторные.
  Чем-то такие реле похожи на анкерные, вот только для хода часов используется не пружина, а маленький электродвигатель. От него и работает механизм прибора – он обеспечивает вращение всех шестеренок редуктора, осуществляющих перемещение замыкающих контактов в состояние «включено» или «отсоединено». Сами параметры срабатывания выставляются вручную специальными фиксаторами.

• Пневматические или гидравлические.
  Применяются в основном в производстве, для управления станками. Замедление механизма включения обеспечивается специальным воздушным или жидкостным демпфером, замедляющим ход толкателя в электромагните, который в свою очередь и соединяет контакты. Период срабатывания зависит от объема рабочего тела в ограничивающей камере. Когда при включенном электромагните толкатель жмет на мембрану, та не сразу прогибается – сначала должен выйти воздух или жидкость из камеры демпфера под ней, и только тогда он дойдет до финиша и соединит клеммы. Регулируя скорость истечения рабочего тела, и устанавливают временные промежутки срабатывания пневматических или гидравлических реле.

• Электромагнитные.
  Уже более близкие к современным и до сих пор часто используемые реле времени. Их принцип действия – электромагнит, который при наборе на магнитный сердечник необходимой силы поля соединяет с его с помощью контакты прохождения питания клиентского устройства. Пауза срабатывания обеспечивается дополнительной катушкой (гильзой), одетой на тот же магнитный якорь, но с обратным ходом тока. Время действия такого реле основано на эффекте остаточного магнетизма сердечника, который продолжает создавать поле еще некоторое время после отключения основной обмотки.

• Электронные.
  Условно, они все построены на периоде заряда конденсатора, замедление которого обеспечивается характеристиками нагрузки-резистора. При достижении полной емкости конденсатор перестает пропускать через себя ток, что дает возможность открыться полупроводниковому или ламповому элементу, от которого уже и срабатывает включение или разрыв питания клиентского устройства. После разряда конденсатора происходит обратная отсечка потребителя.
  Устройства на основе таких элементов узнать достаточно просто – на их поверхности находятся регуляторы, выполненные или в виде пазов под отвертки, или рукояток, которыми контролируется параметры сопротивления резисторов в цепи.

• Логические.
  Реле времени с такой основой используют для своей работы микросхемы, в составе которых находятся логические сумматоры, отсчитывающие время в зависимости от пройденного количества тактов задающего генератора. В момент, когда достигаются установленные значения, «процессор» устройства подает сигнал на исполнительный контур, который в свою очередь производит подключение питания потребляющей части. После того, как количество тактов достигает второго заданного прибору значения – линия прерывается.
  Такой класс оборудования легко узнать по наличию цифровых дисплеев и множества клавиш, которыми и программируются требуемые параметры.

Преимущества и недостатки

Каждый тип реле имеет свои плюсы и минусы:

• Часовые или анкерные. Большой плюс у них – практически полная независимость от стороннего питания и поистине железная надежность. Минус – рано или поздно, при отсутствии ухода, механизм все же может дать сбой или вовсе выйти из строя. Опять же, соединение контактов по времени в таких приборах происходит непосредственным образом, а значит, есть шанс возникновения искры. Что, в свою очередь, ограничивает ниши применения механического таймера – в любой пожароопасной среде этот фактор создает множество проблем.

• Моторные. У таких реле времени преимущества механических, но и те же недостатки – конечный (хоть и не скорый) выход из строя и искровые соединения.

• Пневматические или гидравлические. Они надежны, но отличаются крупными габаритами, виной которых – объем демпферной камеры. Кроме всего прочего, точность установки временных промежутков на них относительно низка и требует участия подготовленного специалиста. Поэтому и применяются такие реле только на производствах, где есть свой штат настройщиков.

• Электромагнитные. При всей простоте конструкции они обладают существенным минусом – точность настройки на временные интервалы очень затруднена и в каждом приборе различна, вне зависимости от количества поворотов регулирующих винтов. То есть, другими словами, повернув десять раз винт и выставив время на одном приборе, десятикратным оборотом такого же регулятора на другом невозможно добиться одинакового по периоду срабатывания с предыдущим.

• Электронные. На текущий момент такие аппараты вытесняют все предыдущие модели. Они практически лишены минусов, относительно точны в настройке, и соединение линии в таких приборах происходит бесконтактным методом. Единственный минус, отмечаемый пользователями таймеров такого вида – удобство настройки периодов задержки.

• Логические. Представляют собой развитие электронных вариантов, с лучшей индикацией, более удобным управлением, а также возможностью использования их в качестве частей «умного дома». Шкала времени на логических устройствах ограничена только глубиной заложенной программы. Дополнительный плюс – содержащиеся в них логические элементы могут срабатывать не только от временных интервалов, но и внешних управляющих импульсов-сигналов от датчиков или контроллеров. Единственный минус пока – цена – она немного выше, чем за просто электронные. Настройка подобных реле времени уже называется программированием.

Критерии выбора при покупке

Искать в продаже такие, уже экзотические варианты реле, как механические или моторные, уже смысла нет. Электромагнитные устарели и редки в торговых точках. Воздушные используются только в очень специфичных областях. Для бытового или производственного применения больше подходят электронные и микропроцессорные, которые и будут рассмотрены.

Выбор типа устройства зависит от сферы применения. Если есть необходимость только выключения какого-либо одного бытового прибора 220В через некоторое время, то можно воспользоваться простым электронным таймером, помещаемым между вилкой потребителя и розеткой.

В случаях, когда требуется производить коммутацию нескольких устройств или одного, но большого по нагрузке, то лучше приобрести встраиваемое в щиток универсальное реле времени.

Для осуществления цикличного включения и отработки, наилучшим образом, подойдут микропроцессорные устройства. То же самое относится и к тем случаям, когда планируется применение реле времени в системах «умного дома».

Самый простой пример, для чего может понадобится подобная система контроля – включение электрокотла для обогрева помещения. Днем, когда дома никого нет, он не нужен, а вечером и ночью желателен. Такая работа как раз относится к функциям, выполняемым реле времени.

Как читать маркировку

Важно, чтобы параметры временного пускателя для клиентских устройств потребления тока соответствовали его нагрузке. Каждый прибор реле оснащен маркировкой, в которой указаны его основные и предельные характеристики.

Также производитель на корпусе своих устройств обычно указывает, каким током осуществляется питание самого прибора (постоянным или переменным), куда присоединять кабель подачи напряжения, разметку входных и выходных каналов коммутации.

Популярные модели

Одними из наиболее популярных моделей электронных реле для монтажа в распределительный щит на начало 2020 года стали:

ORT-M1-ACDC12-240V ·       тип напряжения: постоянное/переменное; ·       вольтаж коммутируемой линии – 12…240В; ·       -|- цепи питания – 12…240В; ·       максимальный ток – 16А; ·       режимов – 10; ·       цикл времени срабатывания – 0,1с-10 дней; ·       временной период работы – 1-60 мин; ·       коммутируемых линий – 1.

(внешний вид)

2CSM231225R0601 ·       тип напряжения: переменное 50…60Гц; ·       линия нагрузки: 220…230В; ·       предельная нагрузка – 16А; ·       минимальный отрезок точности – 15 минут; ·       цикл между включениями – сутки; ·       период действия – 15…45 минут; ·       коммутируемых линий: 1 на 2 выхода через двухпозиционный контактор.

(внешний вид)

Среди программируемых, в топ списка приобретаемых находятся:

(внешний вид)

Feron TM 41 ·       напряжение питания/коммутации: 220В; ·       ток нагрузки: 16А; ·       есть батарея резервного питания, обеспечивающая работу устройства более 100ч; ·       коммутируемых линий: 2, двухпозиционный контактор. ·       минимальная единица времени: минута; ·       наличие календарной программы – есть.

(внешний вид)

PCZ-521-1 ·       коммутируемая сеть тока и питания: переменная, 220В; ·       аккумулятор – есть, на два года; ·       суточная и недельная программа; ·       предельная нагрузка: 16А; ·       управляемых линий – 1; ·       точность установки: 1 мин.

Наиболее приобретаемыми, среди реле времени, предназначенных для подключения между розеткой и потребительским устройством, стали:

TDM ЕLECTRIC SQ1506-0002 ТРЭ-01 отсчет времени – электронный; предельный ток нагрузки – 16А; максимальная мощность нагрузки — 3.5 кВт Напряжение нагрузки 220 В (1 фаза); Количество каналов 1; программный цикл – недельный, суточный; количество ячеек памяти – 20; в наличии ЖК дисплей и батарея питания, из программных элементов добавлена функция обратного отсчета и задержки времени.

(внешний вид)

(внешний вид)

Digitop ПРВ-1С ·       микропроцессорная система; ·       максимальная нагрузка – 16А/220В; ·       управляемых каналов – 1; ·       цикл включения – суточный; ·       прибор оборудован часами и цифровым LED дисплеем.

Как подключить реле времени и контактор

Чтобы увеличить логику работы, вместе с реле времени применяют контактор в связке с электромагнитным пускателем. Если подается напряжение на это устройство, то в нем будет соединена одна пара проводов для каждой линии, если нет — то другая.

Иначе говоря, коммутация в контакторе происходит по принципу – 1 вход и 2 выхода. В случае подачи напряжения на управляющую линию, соединяются вход и первый выход, при его отсутствии – вход и второй выход.

Контакторы могут обладать множеством линий, на каждой из которых находится по 2 контролируемых, исходящих клеммы.

Кроме этого, существует и одно позиционный класс включающего оборудования – оно используются в схемах с большой нагрузкой, когда параметры потребителя превышают возможности управляющего устройства. Нагрузку подключают к контактору, а пускатель которого, в свою очередь, к контролеру. Используется подобная связка, к примеру, чтобы подключать электрический котел к реле времени.

Часто встречающиеся ошибки

Как и в любой электрической сети, важно соблюдать предельные характеристики управляющих устройств и запросов подключаемых к ним потребителей. При превышении, возможен не только выход из строя контролирующего прибора, но и его оплавление или возгорание. Не соблюдение этого правила и есть самая часто встречающаяся ошибка, в использовании реле времени для коммутации силовых линий мощных устройств потребления, без контакторов – посредников.

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.

В соответствии с руководством по
эксплуатации электродвигатель главного
привода М1 с номинальной мощностью Р_Н=11
кВт.

Технические параметры асинхронного
двигателя 4A132M4У3-М1.

Напряжение U, В	380
Частота вращения n, об/мин	1460
Номинальный ток IН, А	22
Номинальная мощность PН, кВт	11
КПД, %	87,5
	0,87
	3,0
	1,4
	1,7
	7,5
J, кг*м2	0,04

Номинальный ток электродвигателя
вычисляется по формуле:

,

где
— номинальный ток электродвигателя, А;

— номинальная мощность электродвигателя,
Вт;

— фазное напряжение сети, В;

— КПД двигателя;

— линейное напряжение сети,

Пусковой ток электродвигателя определяется
по формуле:

2 Выбор элементов электроавтоматики

2. 1 Электромагнитный пускатель км1

Магнитный пускатель выбираем согласно
двум условиям:

,

,

где
— номинальный ток пускателя, А;

—
номинальный ток электродвигателя М1,
А;

— предельный включаемый и отключаемый
ток пускателя, А;

— пусковой ток электродвигателя М1, А;

Этим требованиям удовлетворяет магнитный
пускатель ПМЕ-214.

Номинальный ток , А	25
Предельный вкл. и откл. ток , А	280
Наличие теплового реле	ТРН-25
Кол-во замыкающих контактов	2
Кол-во размыкающих контактов	2
Мех-я износостойкость, млн. циклов	5

Магнитные пускатели серии ПМЕ предназначены
для коммутации силовых цепей и могут
оснащаться тепловыми реле для защиты
от перегрузок электродвигателей
переменного тока, работающих в
продолжительном режиме.

2. 3 Автоматический выключательQf1

Номинальные значения напряжения, тока
автомата, тока нагрузки и напряжения
сети должны удовлетворять условиям:

,

.

Ток установки электромагнитного
расцепителя определяется из соотношения:

Получаем:

Этим требованиям удовлетворяет
автоматический выключатель с
электромагнитным расцепителем А3711Б.

Наименование	Значение
выключателя, А	160
выключателя, В	660
по току срабатывания, А	400
тока расцепителей, А	80

В данной схеме автоматический выключатель
используется и для защиты от недопустимого
снижения напряжения, автоматического
отключения силовой цепи электродвигателя,
для оперативных включений и отключений
электрических цепей.

2. 4 Выбор реле Времени кт1

Для схем автоматического управления
электроприводом при большой частоте
включений требуется реле с высокой
механической износостойкостью до 10⁷срабатываний. К ним не предъявляются
требования относительно высокой
стабильности выдержки времени.

Этим требованиям удовлетворяет реле
времени ВЛ-26У4.

Диапазон выдержек времени	1с … 10 мин
Приведенная погрешность	6
Напряжение питания, В	110
Время подготовки, с	0,3
Время возврата, не более, с	0,2
Коммутационная износостойкость, млн. циклов	2,5
Механическая износостойкость, млн. циклов	10
Мощность, Вт	6,5

2. 5 Разработка схемы сигнализации.

Светосигнальные устройства предназначены,
Для световой сигнализации (предупреждающей,
аварийной, положения и т.д.)

В качестве HL1 выбираем
светосигнальное устройство АСК0020У2 с
лампой
КМ-24-90 (ГОСТ 6940-74).

, В	24
, Вт	2,5