Реле времени — принцип действия электромагнитных или цикличных, пневматических, моторных, с часовым и анкерным механизмом реле

Реле времени представляют собой широкий класс устройств, применяемых для управления различными производственными и бытовыми механизмами, электрическими установками и приборами в функции времени.

Свойства реле времени

Реле времени – это электротехнический аппарат, предназначенный для коммутации внешних электрических цепей в течение заданного интервала времени по командам внешнего управления.

Например, при нажатии кнопки освещения подъезда на вход реле подается напряжение питания, после чего оно сработает и включит на 60 секунд освещение лестничной клетки, а затем вернется в исходное состояние ожидания повторной команды.

Выходные цепи реле – это или силовые контакты, или электронные ключи, выполненные на транзисторах, тиристорах или симисторах.

Типовые технические характеристики

• напряжение питания – от 12 до 380 В постоянного или переменного тока;
• регулируемые диапазоны выдержек времени – от 0,01секунды до десятков тысяч минут;
• количество выходных контактов – от 1 до 4;
• максимальные коммутируемые токи – 8, 16, 24 А;
• пределы коммутации выходного напряжения – до 380 В;
• степень защиты от внешних воздействий — по ГОСТ14254-96;
• способ установки и крепления – на панель или DIN-рейку.

Алгоритмы работы реле времени

Условием работы любого реле является подача на него напряжения питания и (или) сигналов на входы управления, если таковые предусмотрены конструкцией.

При срабатывании его контакты включают или отключают подсоединенную к выходу нагрузку.

В соответствии с конструкцией и техническими особенностями реле могут реализовывать несколько типовых алгоритмов (правил) работы, однозначно определяющих состояние входных и выходных цепей:

• Алгоритм 1. При подаче напряжения питания контакты переключаются с задержкой времени Т.
• Алгоритм 2 Срабатывание наступает мгновенно после подачи питания, но через время Т выходы отключаются.
• Алгоритм 3 При подаче питания выходы срабатывают мгновенно, но после его снятия нагрузка отключается не сразу, а с задержкой Т.
• Алгоритм 4 При подаче питания, через время Т1 выходные контакты срабатывают на время Т2, затем они отключаются, отсчитывается интервал Т1, снова происходит включение на Т2. В дальнейшем этот цикл воспроизводится постоянно вплоть до отключения питания.
• Алгоритм 5 Питание включено постоянно, включение производится подачей (снятием) кратковременного импульса на управляющий вход, после чего происходит срабатывание на время Т1. После повторной подачи импульса управления цикл повторяется.

Функциональные диаграммы

Функциональные диаграммы описывают различные возможные циклы работы реле, воспроизводимые с помощью программных или иных кодирующих средств.

Диаграммы отображают состояние входов питания, управления и выходных каналов в течение цикла и показывают, какую последовательность выходных сигналов может реализовать конкретное реле.

Управляющие сигналы могут носить импульсный или статический характер. Диаграммы приводятся в технических описаниях на реле и часто наносятся на их корпуса несмываемой краской.

Обозначения выходных контактов

Различают два вида выходных контактов:

• на замыкание, старое название – «нормально открытый контакт»;
• на размыкание (нормально закрытый контакт).

Правила их изображения регламентирует ГОСТ 2.755 – 87. Над замыкающим контактом изображается купол, летящего вниз парашюта, а над размыкающим с выдержкой времени – перевернутый купол, летящий вверх.

Если в изображении контакта совмещены оба купола – прямой и обратный, то выдержка времени имеется и на замыкание и на размыкание.

На схемах контакты принято обозначать буквенно-цифровым кодом по ГОСТ 2.710 – 81. Например, КТ2:1 обозначает первый контакт второго реле времени КТ2.

Виды реле времени

В общем случае их можно разделить по таким признакам.

По конструктивному исполнению

Моноблочные приборы

Предназначенные для управления бытовой или промышленной техникой и имеющие собственный источник питания, корпус, органы управления и индикации.

Выпускаются в различных исполнениях с большими диапазонами регулирования выдержек времени, на различные коммутируемые напряжения и токи.

Могут быть встроены в корпус сетевой розетки с вилкой. Часто такие устройства называются таймерами. Пример использования таймера – выключение электрической духовки по истечении уставки времени.

Встраиваемые устройства

Не имеют конструктивно законченного корпуса, могут размещаться просто на печатной плате. Предназначены для работы в составе устройств более высокой иерархии – например, таймер, встроенный в индукционную закалочную печь.

Релейные модули

В основном имеют промышленное применение, устанавливаются в специализированных шкафах и щитах управления производственными агрегатами с цикловым характером работы: воздуходувками, насосами, очистными сооружениями и т.д. Имеют высокую степень защиты от внешних воздействий.

По принципу действия

Электромагнитные

Широкое применения этих аппаратов в сфере автоматизации производственных процессов началось еще в начале прошлого века.

Конструктивно они похожи на обыкновенные промежуточные реле постоянного тока, с той лишь разницей, что на П-образное ярмо дополнительно надевается короткозамкнутая обмотка, имеющая вид полой медной гильзы.

При включении или отключении реле происходит нарастание или уменьшение тока катушки и, соответственно, магнитного потока в ярме. При этом по закону электромагнитной индукции в гильзе наводится ЭДС тем большей величины, чем быстрее во времени изменяется поток.

Скорость нарастания тока при включении ограничивается собственной индуктивностью катушки, а при отключении, вследствие мгновенного разрыва цепи питания, ток спадает до нуля за очень короткое время.

Очевидно, что при отключении катушки ЭДС будет гораздо выше, чем при включении. По правилу Ленца наведенный ток гильзы всегда имеет такое направление, которое приводит к замедлению изменения магнитного потока в рассматриваемом контуре.

По этой причине притяжение или отпадания якоря происходит с запаздыванием. Регулирование задержки срабатывания производится изменением натяжения возвратной отключающей пружины и регулировкой воздушного зазора якоря.

Типовая выдержка времени на включение обычно составляет 0,05 – 0,15 с, а на отпадание 0,25 – 1,5 с, настройку ее удобно вести с помощью электронного секундомера.

После окончания настройки гайки на регулировочных шпильках законтриваются эмалевой краской или мягкой медной проволокой.

Пневматические

Они содержат камеру с пневматическим замедлителем. При отключении катушки освобождается пружина, которая перемещает диафрагму, вытесняющую воздух из камеры через выходное отверстие.

Как только диафрагма займет исходное положение, пружина перключает выходные контакты. Регулировка уставки времени осуществляется калибровочным винтом, изменяющим сечение выходного отверстия.

Моторные

Эти устройства имею микроэлектродвигатель, вращающий зубчатые колеса. В колесах устанавливаются специальные кулачки, которые в определенном положении включают или выключают питание встроенного реле с выходными контактами.

Программирование величины уставки производится перестановкой кулачков.

С часовым механизмом

В таких аппаратах имеется специальная пружина, вращающая часовой механизм. Заводится она при включении реле миниатюрным электрическим приводом, в старых моделях можно встретить механизмы с ручной заводкой.

Вращение циферблата или исполнительного элемента происходит до замыкания кулачками выходных контактов. Время срабатывания определяется местом установки кулачков относительно циферблата.

Электронные

Наиболее распространенные в настоящее время реле.

Ранние модели содержали в своем составе следующие основные устройства:

1. электромагнитное реле с силовыми контактами, или управляемые электронные ключи;
2. цифровые дисплеи или дискретную сигнализацию;
3. кварцевый генератор стабильной частоты;
4. электронные счетчики на несколько декад: секунды, минуты, часы.

Выдержка времени задается кодовыми переключателями, которые записывают в каждый счетчик заданный двоично-десятичный код уставки времени.

• По сигналу пуска на вычитающий вход счетчика поступают импульсы от генератора.
• От этого момента начинается отсчет заданного интервала времени, который прекращается в момент обнуления записанного в счетчик кода. По сигналу обнуления срабатывает встроенное реле.
• Современные устройства построены на основе микропроцессорных контроллеров, отсчитывающих время с помощью опорных источников стабильной частоты с очень высокой точностью.
• Такие реле позволяют программировать сложные алгоритмы управления периферийными устройствами.

Кроме того, они имеют возможность работать в составе программно-управляемых вычислительных комплексов, поддерживая с ними связь с помощью стандартных интерфейсов.

Достоинства этих аппаратов: небольшие габариты и маленькое собственное энергопотребление, широкие возможности программирования рабочих режимов и циклов, очень большой диапазон выдержек времени: от долей секунд до десятков тысяч часов.

Стоимость реле времени

Цена на реле времени зависит от их назначения, характеристик, точности, диапазона регулирования и т.д.

CRM -91, -93, 2H

Одними из распространенных типов являются реле типа CRM -91, -93, 2H

• Это многофункциональные аппараты модульного типа с напряжением питания 230 в переменного или 12 – 240 В постоянного тока.
• Максимальный коммутируемый ток – 8 или 16 А, коммутируемое напряжение – до 250 В переменного тока.
• Имеют 10 временных функций, диапазон времени от 0,1секунды до 10 суток.
• Крепятся на DIN – рейку.
• Стоимость в пределах 3800 – 5250 рублей в зависимости от исполнения.

Feron TM

Распространенными реле для щитовой установки являются также аппараты типа Feron TM.

• Розетка-таймер Feron TM 31 23204 содержит один канал времени с механическим отсчетом, максимальный коммутируемый ток 16 А, подключение проводов – под винт, крепление на DIN – рейку.
• Стоимость 600 – 800 рублей.

Feron TM 41

Недельный таймер Feron TM 41. Питание от сети постоянного и переменного тока, ток нагрузки 16 а, 240 В, одноканальный, выходной контакт один, точность ±1 минута в месяц. Имеет жидкокристаллический дисплей и кнопки для программирования.

• Число рабочих программ – 8.
• Стоимость 900 – 1200 рублей.

Feron TM41 23248 3500W/16A

• Таймер Feron TM41 23248 3500W/16A. Мощность нагрузки 3,5 кВт, 8 программ, энергонезависимая память настроек, максимальная программируемая длительность – 1 неделя.
• Стоимость – 1800 – 2000 рублей.

Фото реле времени