Реле времени: виды и схема, принцип работы

Жизнь современного человека полна электрических устройств. Они обеспечивают нас необходимым светом и теплом, передают информацию, значительно облегчают выполнение многих повседневных домашних задач, помогают в строительстве, ремонте, при работе в саду. Без этого не обходятся ни выполнение процедур по оздоровлению дома, ни организация семейного досуга. Конечно, вся эта техника требует должного внимательного отношения и умения с ней обращаться. Но даже в этом вопросе научно-технический прогресс приходит на помощь человеку.

Для рациональной и экономичной эксплуатации электрических устройств широко используются автоматизированные системы управления. Они способны выполнять множество полезных функций, в том числе возможность включать и выключать устройства именно тогда, когда это необходимо, в соответствии с алгоритмами, установленными владельцами.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Реле времени

Современные системы управления иногда впечатляют широтой своей функциональности. Но иногда бывает достаточно устройств автоматизации, более простых по конструкции и эксплуатации. Итак, одним из примеров простых устройств автоматического управления, кстати, давно внедренных в жизнь человека, является реле времени. Что это такое, для чего его можно использовать, какие разновидности существуют и по какому принципу работают — все это в этой публикации.

Что такое реле времени?

Надо полагать, что читатель данной статьи не электротехник, а просто любознательный пользователь, который пытается расширить свой кругозор и применить полученную информацию в повседневной жизни. Поэтому для начала будет полезно вспомнить, что скрывается под общим термином «реле»?

Мы не будем приводить длинную «научную» формулировку этой концепции — она ​​может быть недостаточно понятной для новичка. Проще говоря, реле — это электромеханическое или электронное устройство, которое переключает (подключает или размыкает) электрическую цепь при получении внешнего управляющего сигнала. Точнее, срабатывание происходит, когда внешнее воздействие достигает определенного значения.

Первые реле были изобретены, изготовлены и начали применяться в середине 19 века: в те времена они стали незаменимой составляющей быстро развивающихся устройств телеграфной связи. С тех пор, конечно, эти устройства прошли долгий путь доработок и улучшений, повысилась их надежность, появились новые типы, которые могут работать в самых разных условиях эксплуатации. Но принцип остался неизменным: внешнее управляющее воздействие управляет замыканием, размыканием или переключением электрических цепей.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

На схеме очень наглядно показан основной принцип работы электромеханического реле. Что ж, количество контактов и схема их переключения при срабатывании устройства далеко не ограничиваются этими двумя примерами.

По большей части реле управляются электрическими сигналами, когда показания тока или напряжения достигают определенного значения. Но, кстати, управляющее воздействие не обязательно электрическое. Есть реле, срабатывание которых вызвано изменением давления в трубопроводе, температуры окружающей среды, освещенности объекта и др. все это открывает очень широкие возможности для автоматизации и обеспечивает безопасную работу различного электрооборудования.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Реле давления — в бытовых условиях обычно устанавливается в цепи питания насосного оборудования, что позволяет автоматизировать работу автономных систем водоснабжения или отопления.

Можно добавить, что в наше время вместе с электромеханическими реле все чаще используются «твердотельные» электронные переключатели, в которых переключение контактов происходит за счет использования каскадов полупроводниковых элементов или интегральных схем.

Теперь — к вопросу, что такое реле времени.

И разгадка кроется в самом названии. Это, в принципе, то же реле, но срабатывание которого происходит с определенной задержкой после включения (или снятия) управляющего сигнала. Или переключение цепей выполняется по определенному алгоритму с течением времени.

Такие устройства широко используются в автоматизации промышленного оборудования. Но они широко используются в быту. Например, они могут передать часть забот на управление осветительными приборами, климатическим оборудованием или системами вентиляции с очень впечатляющим эффектом энергосбережения. Становится возможным проводить необходимые действия с техникой в ​​заданное время даже в отсутствие хозяев или без их вмешательства. Одним словом, реле времени могут значительно упростить жизнь домовладельцам.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Электромеханический аналоговый таймер в корпусе для установки на стандартную DIN-рейку. Даже внешне некоторые устройства этого назначения напоминают обычные часы.

Это была, так сказать, общая информация. А теперь давайте подробнее рассмотрим разнообразие этих устройств и их алгоритмы.

Алгоритмы работы реле времени, функциональные диаграммы, условные обозначения

По каким алгоритмам могут работать реле времени

выше уже упоминалось, что любое реле может срабатывать на замыкание, размыкание и переключение контактов с необходимым управляющим воздействием. А в реле времени предусмотрен перерыв после такого удара или даже соблюдения определенного цикла срабатывания.

Есть много алгоритмов реле времени. В следующих схемах будут рассмотрены наиболее часто используемые.

На схемах верхний график (синий) показывает напряжение питания, подаваемое на реле. Нижний график — это выходное напряжение от реле к приводу (к нагрузке). Красные стрелки показывают установленные интервалы задержки ответа.

Еще одно наблюдение. Управляющие сигналы для реле могут подаваться по-разному.

— Это может быть полное напряжение, подаваемое на прибор. Такие реле называются управляемыми по мощности.

— Для управления используется отдельная внешняя сигнальная цепь.

На схемах ниже, только для ясности, в основном показаны (за одним исключением) алгоритмы для силовых реле. Но для второго варианта они в принципе одинаковы.

Алгоритм 1

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Схема алгоритма n. 1

Реле времени с задержкой зажигания. После включения выходной сигнал будет передан на нагрузку через установленный интервал времени T.

Алгоритм 2

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Схема алгоритма n. 2

Выходной сигнал в этом варианте передается на нагрузку сразу после включения. Но по истечении заданного интервала Т — прерывается.

Алгоритм 3

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Схема алгоритма n. 3

Нагрузка включается одновременно с общим источником питания. Но отключение производится по истечении задержки Т с момента снятия напряжения питания реле.

Алгоритм 4

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Схема алгоритма n. 4

Циклическая работа таймера с паузой при запуске. После подачи напряжения питания выходной сигнал на нагрузку появляется с интервалом T1. Этот сигнал сохраняется в течение определенного установленного интервала T2. Затем происходит размыкание с повторяющейся паузой Т1, после чего нагрузка снова включается на время Т2 — и так до полного снятия напряжения питания.

Алгоритм 5

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Схема алгоритма n. 5

Один из вариантов с постоянно подключенным питанием и управляемым внешним сигналом. При подаче управляющего импульса (или, наоборот, при его снятии — показано выделенным цветом и пунктирной линией) реле срабатывает и переключает питание на нагрузку. Электропитание подается на установленный период T1, после чего оно автоматически отключается до прихода следующего управляющего импульса.

Эти алгоритмы можно назвать базовыми. И уже из них, как из «кирпичиков», могут быть построены гораздо более сложные схемы, реализованные в реле различных конструкций и моделей.

Одна из самых важных характеристик реле времени – функциональная диаграмма

Кстати, приведенные выше графические схемы называются функциональными схемами реле и обычно указываются на корпусе устройства или в его технической документации. То есть при выборе необходимого изделия под определенные нужды, умея читать такие схемы, можно найти подходящую модель.

Ниже на двух иллюстрациях будут продемонстрированы различные функциональные схемы реле времени, предлагаемых к продаже. Это показано только в качестве примера, так как на самом деле выбор может быть намного шире. Также обратите внимание, что некоторые реле могут иметь несколько выходов для нагрузки, а также несколько каналов для приема внешнего управляющего сигнала.

Примеры функциональных схем таймеров с регулировкой мощности.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Функциональные схемы таймера — таблица А

Примеры функциональных схем таймеров с управлением внешним сигналом.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Функциональные схемы таймера — таблица Б

Значения временных интервалов T, T1, T2 и т.д. Часто устанавливаются пользователем. Правда, есть модели реле с таймером, где время срабатывания уже задано и не может быть изменено. Но это специальные устройства, обычно устанавливаемые в защитных цепях электрических устройств и установок. Конечно, размер задержки в этом случае указывается в техническом описании товара.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

В реле времени можно реализовать несколько алгоритмов его работы по выбору. Функциональные схемы и схемы контактов обычно отображаются на корпусе продукта.

Обозначения контактов реле времени на схемах

Выбирая реле времени, нужно уметь разбираться не только в функциональной схеме, но и в расположении контактов. Обычно бывают такие принятые обозначения:

A. Контакты работают на размыкание цепи.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Легенда для реле размыкания контактора таймера

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

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

3 — две противоположные прямые дуги: задержки как при подаче управляющего напряжения, так и при его снятии.

Б. Рабочие контакты для замыкания цепи.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Обозначение Контактор Замыкание реле времени

Условия срабатывания, конечно, описывать не нужно: они такие же, как в предыдущем примере.

Разновидности реле времени

Типы реле времени по общему конструктивному исполнению

Таким образом, мы обнаружили, что переключение контактов в реле времени происходит с некоторой задержкой после подачи питания или снятия управляющего питания или напряжения. Но прежде чем перейти к рассмотрению самих устройств, обеспечивающих работу по определенному алгоритму, отметим, что реле времени можно разделить на несколько типов в зависимости от их компоновки или общей конструкции.

  • Моноблочные таймеры. Это полностью автономные устройства со своим корпусом, встроенным блоком питания или устройством для подключения блока питания, с выходом, к которому можно подключать бытовую технику или другую стороннюю технику. Такое реле можно установить практически в любом месте по мере необходимости и подключить к нему устройство (систему), требующее аналогичного контроля времени. Классический пример — реле времени, хорошо известное тем, кто занимается фотопечатью.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Это реле времени позволило с большой точностью наблюдать выбранную экспозицию фотобумаги при печати фотографий

Наиболее широко используемые устройства включают современные реле времени (таймеры), которые останавливаются на розетке и имеют розетку для подключения сетевой вилки нагрузки. Самый простой пример использования: можно вечером запрограммировать так, чтобы вода в электрочайнике закипела утром увеличения хозяев.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Реле времени (или таймеры), подключенные к розетке, сами становятся «управляемой розеткой» для подключенного к ним электрического прибора. Как видите, они могут быть электромеханическими и электронными.

  • Встроенные реле времени. Они не имеют собственного корпуса, являются одним из компонентов электрического устройства (или предназначены для такой установки) и, как правило, не используются самостоятельно. Классическим примером такого реле времени является механический или электронный таймер, управляющий режимами работы стиральной машины, микроволновой печи, электрической духовки и т.д.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Интегрированное реле времени, как отдельная единица общего устройства большого бытового прибора

Такие реле могут быть электромеханическими, блочного исполнения. Другой вариант — реле электронного типа, собранное на печатной плате, которое переключается с общей схемой электрического устройства.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Электронное реле времени реализовано в виде монтажной группы на печатной плате

  • Модульные реле времени. Как следует из названия, эти устройства имеют стандартные размеры и предназначены для установки на DIN-рейку в электрической панели. Там же, в электрощите, производится стационарное подключение к источнику питания и нагрузке, работу которых они будут контролировать. Например, таким образом можно подключить системы освещения, которые будут работать по определенному временному алгоритму, например, мощные отопительные приборы, чтобы их основная работа приходилась на часы по льготному тарифу, системы вентиляции для обеспечения заданного частота вентиляции и др. вы можете использовать их с другими крупными приборами, если они не имеют собственного таймера, встроенного в их конструкцию.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Модульные реле времени продаются в большом количестве моделей разной степени сложности и функционального оснащения

Несмотря на одинаковый размер, модульные таймеры могут сильно различаться по емкости, количеству каналов и программируемым интервалам. В зависимости от степени сложности и, отчасти, допустимой мощности подключенного к ним оборудования, эти реле могут занимать один, два, три или даже более слотов для модулей на DIN-рейке распределительного устройства.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Такое электронное реле времени с возможностью регулирования суточного рабочего цикла займет три модульных места на DIN-рейке

Удобно — такие устройства занимают очень мало места, находятся вне поля зрения, недоступны для детей. Многие позволяют установить ежедневный, еженедельный, ежемесячный или даже годовой алгоритм работы, т.е они не требуют частого вмешательства в управление. Но если вам нужно внести изменения, удобное расположение реле времени на рейке, с расположением всех органов управления на передней панели, позволит вам это без труда сделать.

Типы реле времени по принципу работы 

Теперь стоит разобраться, какие механизмы обеспечивают настройку необходимого временного интервала. По этому критерию реле времени можно разделить на несколько типов: это электромагнитные устройства, устройства с пневматическим или гидравлическим замедлителем, электродвигатель, реле с механическим и электронным механизмом.

Цены на реле времени CRM

cRM реле времени

Давайте кратко рассмотрим их в указанном порядке

Электромагнитные реле времени

Их обычно используют в пусковых и останавливающих каскадах мощного оборудования — они позволяют разнести запуск отдельных узлов (механизмов) во времени, чтобы избежать резких скачков нагрузки на ЛЭП.

Принцип работы блока задержки срабатывания следующий. Конструктивно реле представляет собой электромагнитную катушку. Движение якоря, притянутого к сердечнику катушки, передается на замыкающий-размыкающий механизм контакта. Но на общий сердечник с катушкой накладывается гильза (чаще всего — медная), которая становится дополнительной короткозамкнутой цепью.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Принцип работы электромагнитного реле времени

Когда на катушку подается напряжение питания, в этой дополнительной «обмотке» индуцируется ЭДС, которая создает ток в таком направлении, что он получается в «направлении, противоположном» току в основной катушке. То есть своеобразным образом «гасит» темп увеличения напряженности электромагнитного поля, необходимого для притяжения якоря реле. И в результате срабатывание контактной группы происходит не мгновенно при включении, а с задержкой, продолжительность которой можно регулировать степенью сжатия пружины якоря. Интервал задержки обычно составляет от 0,07 до 0,15 секунды.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

«Классическим» примером электромагнитного реле времени является модель REV 812, применяемая в силовых цепях мощного оборудования

При отключении питания происходит обратная картина: из-за наличия дополнительной гильзы намотки наблюдается своеобразный эффект «инерции», а также размыкание контактов происходит с задержкой. Это может быть от 0,5 до 1,5 ÷ 2 секунд.

Пневматические или гидравлические реле времени.

с ними вряд ли придется разбираться в домашних условиях — их даже устанавливали только на мощное технологическое оборудование. Но все же будет интересно узнать механизм замедления, ведь он имеет довольно оригинальную конструкцию.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Реле времени РВП 72-3221 с пневматическим замедлителем

Конструктивно такие реле обязательно включают камеру с диафрагмой, в которую упирается подвижный узел (блок), вызывающий переключение контактов. Когда с обмотки катушки снимается напряжение, фиксатор освобождается и под действием пружины он начинает двигаться. Но движение башмака тормозится диафрагмой — до тех пор, пока воздух не выйдет из пневматической камеры. А скорость выпуска воздуха зависит от сечения отверстия, которое, в свою очередь, регулируется специальной иглой.

Регулировка диапазона замедления отклика может производиться в довольно широком диапазоне и с высокой степенью точности.

Помимо пневматических, существуют также гидравлические замедлители схватывания, в которых жидкость (например, трансформаторное масло) пропускается через регулируемое отверстие между камерами. Но принцип работы при этом не меняется.

Моторные реле времени

Подобные устройства тоже вроде бы уже стали пережитком прошлого, хотя их все еще можно встретить на старых образцах изобретенной техники.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Принцип работы таймера двигателя

Особенностью этих устройств является наличие, помимо присущей большинству реле катушки, еще и собственного электропривода. Когда питание включено, оно подается как на катушку, так и на электродвигатель, от которого вращение передается через зубчатую передачу на рабочие колеса. На этих колесиках (у которых есть градуировка со временем) есть специальные выступы, которые в определенный момент будут замыкать или размыкать контакты цепи питания катушки. Ну а включение или выключение питания на обмотке катушки, в свою очередь, обеспечивает необходимое переключение силовых линий, подключенных к реле времени.

Цены на реле времени Feron

реле времени Feron

Время отклика определяется исходным положением крыльчатки. Кстати, в одном реле таких колес может быть несколько, что позволяет организовать довольно сложные алгоритмы управления подключенной нагрузкой.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Таймер двигателя ВС-33

Реле времени с анкерным (часовым) механизмом

Самый простой и наглядный пример аналога таких реле времени — обычные настольные часы с будильником, работающие от батареи. Время отклика выставляется отдельной специальной стрелкой. А когда часовая стрелка сравняется с ним, контакт замкнется и на генератор звукового сигнала будет подано питание.

Конечно, сами реле времени немного сложнее, и подключенная к ним нагрузка намного мощнее миниатюрного зуммера. Но принцип работы очень похож. Механизм хронометража — практически полная аналогия с обычными часами. В некоторых более ранних моделях реле пружина также заводилась вручную по мере необходимости. В других случаях имплантация выполняется автоматически при включении питания для серии движений электромагнитного якоря.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Реле времени с часами РВ 235 УХЛ4. Давно снята с производства, но некоторые владельцы продолжают служить верой и правдой

В продаже есть широкий выбор заводных реле. У пользователей очень популярны модели с 24-часовым циферблатом, каждый час обычно делится на четыре сегмента по 15 минут каждый. Каждому из этих минимальных интервалов соответствует подвижный сектор (штифт, рычаг, в зависимости от модели).

Когда реле подключено к сети, циферблат начинает вращаться с угловой скоростью один оборот в день. Текущее астрономическое время отображается на циферблате. Что ж, тогда легко запрограммировать алгоритм срабатывания реле — нажимая (наклоняя или иным образом перемещая) движущиеся секторы, соответствующие тем периодам времени, когда питание должно подаваться на нагрузку.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Программирование алгоритма работы такого реле времени простое и интуитивно понятное

Такие реле времени выпускаются в модульном или моноблочном исполнении, т.е устанавливаются в шкафу управления или подключаются непосредственно к розетке. Низкая стоимость и простота использования снискали им широкую популярность. Точность настройки диапазона и срабатывания реле, конечно, нельзя назвать высокой (минимальная градация — 15 минут), но для большинства бытовых приборов этого вполне достаточно.

Ну а если нужны более точные настройки, до второй градуировки, то лучше сразу купить электронное реле времени.

Узнайте, как подключить шнур питания к розетке, и ознакомьтесь с пошаговыми примерами того, как правильно подключить шнур к розетке.

Электронные реле времени

Электронные реле времени сейчас все чаще заменяют своих электромеханических «собратьев». Это и понятно: его привлекает высокая точность работы, возможность расписания на длительный срок: на неделю, месяц и даже больше с учетом чередования выходных и праздников, смены сезона и других факторов, которые влияют на предполагаемый режим работы электроприборов, подключенных к реле.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Электронное реле времени с богатым набором опций программирования для алгоритма управления подключенными электрическими устройствами или системами

В этой категории также есть собственное подразделение по хронометрии. Не будем углубляться в тему — этот вопрос довольно интересен для электронщиков.

Можно лишь вкратце пояснить, что простейшие электронные реле измеряют время с помощью RC-цепей (резистор + конденсатор). Время зарядки конденсатора зависит от номинала самого конденсатора и включенного с ним в схему резистора. То есть легко рассчитать и плавно изменяя значения элементов схемы или меняя цепочки (в некоторых реле их несколько), можно установить желаемый интервал задержки срабатывания.

Более сложные реле времени оснащаются специальными микросхемами или каскадом полупроводниковых устройств, обеспечивающих необходимую задержку. Что ж, более современные сегодня имеют микропроцессорные блоки и кварцевые генераторы опорной частоты. Тогда в них с максимальной точностью отсчитывается время, а энергонезависимая память позволяет запрограммировать алгоритм работы.

Реле времени: виды и схема, принцип действия

Модульный электронный таймер с аналоговой настройкой рабочих параметров. Относительно недорого и зачастую достаточно.

Ассортимент электронных таймеров очень широк. Вполне возможно купить относительно недорогую модель с аналоговой настройкой параметров и обеспечить простейшие операции включения-выключения ЛЭП с необходимой задержкой или по определенному алгоритму. Часто для реализации плановой автоматизации того или иного процесса и такого устройства бывает достаточно. Самые современные реле времени оснащены цифровыми жидкокристаллическими дисплеями и кнопочной (сенсорной) системой управления с точностью настройки параметров буквально до долей секунды. Доступно, но и стоимость обязательно будет расти пропорционально.

Также можно добавить, что электронные таймеры могут изготавливаться в любой из версий — в виде отдельных моноблочных устройств (например, опять же вариант «розетка с таймером»), в виде карт или блоков для установки в оборудование или в модульное устройство для размещения на DIN-рейке.

Видео: Пример использования электронного реле времени KEMOT URZ2001-1

*  *  *  *  *  *  *

Кстати, многие «экземпляры ломаются» о том, как такие устройства правильнее называть — реле или таймеры. Утверждается, что срабатывание реле связано с астрономическим временем и что таймер отсчитывает только указанный интервал. Или, наоборот, реле должно обеспечивать только задержку включения и выключения, а все, что касается возможностей программирования (установки алгоритма работы), — это таймеры. Поэтому утверждения прямо противоречат друг другу.

По мнению автора статьи, «граница» между этими типами устройств, если таковая имеется, довольно условна. И обманывайтесь сложностью терминологии — в данном случае она не имеет смысла. Главное — понять и уметь сформулировать: для чего нужен управляющий прибор и какие функции он должен иметь. И можете быть уверены, что грамотный продавец-консультант вас прекрасно поймет и предложит лучшую модель. А в его паспорте, кстати, может быть указан и таймер, и таймер. А часто — и оба термина одновременно, через дефис или в круглых скобках.

По материалам сайта:stroyday.ru
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: