Принцип работы электронных и механических реле времени

Что такое реле, и где их применяют?

Электромагнитное реле – высокоточное и надежное коммутационное устройство, принцип действия которого основан на воздействии электромагнитного поля. Имеет простую конструкцию, представленную следующими элементами:

• катушка;
• якорь;
• неподвижные контакты.

Электромагнитная катушка закрепляется неподвижно на основании, внутри неё находится ферромагнитный сердечник, подпружиненный якорь прикреплён к ярму, чтобы возвращаться в нормальное положение при обесточивании реле.

Говоря проще, реле обеспечивает размыкание и замыкание электрической цепи в соответствии с входящими командами.

Электромагнитные реле отличаются надежностью в работе, в виду чего они используются в различных промышленных и бытовых электроприборах и технике.

Тестирование реле

Тестирование реле

Электронные аппараты работают на основе цифровых импульсов. Современные устройства имеют высокопроизводительные микропроцессоры. Обычно РВ расчитано на коммутацию индуктивных или неиндуктивных нагрузок. Для настройки прибора цифрового типа потребуется ввести нужные параметры времени, используя функциональные клавиши. Возможность широкой настройки позволяет выставлять не только секунды, но и дни недели.

Цель тестирования – разобраться с конструкцией и принципом действия реле времени. Проверка прибора при новом включении производится в следующей последовательности.

• Внешний осмотр и проверка механической части.
• Проверка действия искрогасительного контура.
• Тестирование выпрямительного устройства.
• Определение сопротивления току цепи обмотки.
• Проверка напряжения при срабатывании и возврате.
• Контроль времени срабатывания.

Тестирование основных параметров проводится с помощью специального устройства. При осмотре механической части выявляют коррозию, загрязнения. Проверяют ход и балансировку подвижных частей, состояние осей и пружин, затяжку винтов и осевой люфт.

Важным моментом является проверка прочности изоляции. Напряжением поочередно воздействуют на все цоколи и зажимы. Изоляция должна выдерживать напряжение 1000 В при частоте переменного тока 50 герц.

Схема работы прибора

Реле времени с задержкой выключения 220в РЗВ-1 применяется в схемах автоматики, например, на лестничной площадке, для вентилятора в санузле. Диапазон времени срабатывания от 1 секунды до 60 минут. Чтобы задать время, нужно нажать и отпустить кнопку «ПРОГ». Контакты размыкаются, а время до следующего нажатия сохраняется в памяти устройства.

Чтобы изменить период задержки, операцию повторяют. Минимальная задержка 1 секунда, если повторного нажатия не будет, реле сработает через 60 минут. Память прибора зафиксирует максимальное время задержки – 1 час. При замыкании контакта включается реле, при размыкании – таймер. РВ отключает нагрузку по истечении заданного времени.

Контакт может быть представлен как кнопкой без фиксации, так и обычным выключателем. При коммутации включается лампочка или любая другая нагрузка и начинается отсчет запрограммированного времени. По окончании заданного периода прибор отключится.

Простая схема реле с задержкой

Простое реле времени для начинающих 2

Реле времени, схема которого приведена в предыдущей статье, устроено просто но его можно изменить для более удобного использования заменив переключатель кнопкой. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 — Реле времени

Теперь конденсатор постоянно подключён к базе. После нажатия на кнопку SB1 конденсатор C1 начнёт заряжаться через резистор R1, транзистор VT1 в первый момент времени после нажатия на кнопку будет закрыт, после того как конденсатор С1 зарядится, до некоторого напряжения, откроется транзистор VT1, после этого конденсатор будет продолжать заряжаться до тех пор пока кнопка не будет отпущена. Если сопротивление резистора R1 будет достаточно низким то это произойдёт достаточно быстро для того чтобы этого не было заметно и показалось что транзистор открывается и включает реле сразу после нажатия на кнопку. После отпускания кнопки конденсатор будет некоторое время (время задержки) разряжаться через R2 и базу VT1 удерживая транзистор VT1 в открытом состоянии, через обмотку реле K1 будет протекать ток и контакты K1.1 этого реле будут замкнуты в течении времени задержки. Время при котором контакты замкнуты = времени задержки + (время удерживания кнопки — время заряда конденсатора до открытия транзистора на столько чтобы контакты K1.1 замкнулись). Время задержки — это время в течении которого конденсатор разряжается до напряжения (для данной схемы примерно 0.68В) при котором происходит разъединение контактов K1.1. Т.к. сопротивление база-эмиттер изменяется при изменении напряжения то рассчитать точное время задержки очень непросто но можно попытаться (программа для расчёта времени заряда/разряда конденсатора на странице: RC-цепь.). Если Сопротивление резистора R1 будет достаточно высоким то можно регулировать длительность задержки изменением длительности удерживания кнопки (ещё один плюс данной схеме по сравнению с предыдущей). Время задержки в данной схеме примерно 25с но его можно увеличить увеличением ёмкости конденсатора C1. КАРТА БЛОГА (содержание)

electe.blogspot.com

В окончание

Перед тем, как запустить собранную электрическую схему, нужно провести ее наружный осмотр, а также осмотр всех приборов.

Усиление выхода реле времени с помощью магнитного пускателя не представляет собой ничего сложно. Оно используется очень широко при подключении не только электродвигателей, но и других приборов промышленного и бытового типа.

Одной из главных задач мастера-электрика является изучение инструкции, которая прилагается к реле времени и магнитному пускателю.

Другая задача — правильно определить назначение зажимов на корпусе приборов. Если всё сделать грамотно, можно обеспечить успешное управление электроприборами на предприятии или в домашних условиях.

Что такое таймеры, реле паузы, задержки

Сразу оговоримся: самодельные автотаймеры регулируют задержку от нескольких секунд до 10–15 мин. Есть схемы только для вкл. и для вкл./выкл. нагрузки, а также для активации в определенное время суток. Но их диапазон задержки и опции ограниченные, нет функции периодического самостоятельного срабатывания несколько раз и настройки промежутков между такими циклами, как у розеточных заводских приборов. Впрочем, возможностей самоделки (есть также в продаже готовые подобные простые модули) хватит для активации вентиляции гаража, освещения в кладовой и подобных не слишком требовательных операций.

Временное реле (таймер, реле паузы, задержки) — это автоматический расцепитель, срабатывающий в момент, выставленный на нем пользователем, включая/выключая (смыкая/размыкая контакты) электроприбора. Таймер чрезвычайно практичный в ситуациях, когда пользователю необходимо, чтобы устройство активировалось или деактивировалось, когда он находится в ином месте. Также такой узел выручит в обычных бытовых случаях, например, подстрахует, когда забывают выключить/включить оснащение.

Таким образом, временное реле исключит ситуации, когда оставили электроприбор включенным, забыли его выключить, соответственно, он перегорел или еще хуже, стал причиной пожара. Включив таймер, можно идти по своим делам, не беспокоясь, что надо будет возвратиться в определенное время для обслуживания оборудования. Система автоматизируется, агрегат сам отключится, когда установленный период на расцепителе истечет.

Где применяют

Многим знакомы пощелкивания в советских стиральных машинках, когда большими градуированным селекторами выставляли определенную задержку до вкл./выкл. Это яркий пример данного устройства: например, выставляли работу на 10–15 мин., барабан крутился это время, затем, когда часы внутри доходили до нуля, стиралка сама выключалась.

Временные реле всегда устанавливают производители в микроволновки, электропечи, электроводонагреватели, автополив. В то же время многие приборы его не имеют, например, освещение, вентиляция (вытяжка), тогда можно докупить таймер. В самом простом виде он выглядит как небольшой прямоугольный блок с селекторами времени и вилкой под обычную розетку («суточные» розетки-таймеры), в которую вставляется. Затем в него вставляют вилку кабеля питания обслуживаемого прибора, настраивают элементами управления на корпусе время задержки. Есть также типоразмеры для размещения путем соединения с линией (с проводами, проводкой, для распредщитков), для интегрирования внутрь приборов.

Устройство, разновидности, особенности

Преимущественно таймеры в заводских электроприборах с расцепителями основываются на микроконтроллере, часто управляющем также всеми режимами работы автоматизированного аппарата, где они установлены. Описанное объединение функций дешевле для производителя, так как не надо изготавливать отдельные микросхемы.

Мы же будем описывать самые простые схемы реле времени с задержкой, только с опцией вкл./выкл. и подбора временной паузы в небольшом диапазоне (до 15–20 мин.):

• для низковольтного питания (5–14 В) — на транзисторах;
• на диодах — для питания напрямую от сети 220 Вольт;
• на микросхемах (NE555, TL431).

Есть специальные заводские модули, их можно купить на интернет площадках (Aliexpress, подобные и специализированные ресурсы), на радиорынках, в спецмагазинах.  Полностью кустарные изделия создаются по аналогичным схемам, в основном для несложных задач: элементарное расцепление/сцепление контактов в определенный, задаваемый момент времени, при этом диапазон задержки небольшой от секунд до 15–20 мин.

Закорачивание катушки

Рисунок 2. Схема получения выдержки времени у электромагнитных реле времени с различными вариантами включения втягивающей катушки.

При включении реле РВ якорь при­тягивается очень быстро (время за­ряда реле 0,8 сек). При отключении создается выдержка времени, при этом отключение реле может осу­ществляться как путем разрыва цепи катушки, так и путем ее закорачивания (рис. 2а). Выдержка времени при закорачи­вании катушки получается по сле­дующей причине. Для отпадения якоря (и, следовательно, срабаты­вания контактов реле) необходимо, чтобы поток в магнитной системе исчез или уменьшился до определенной величины, что и происходит при прекращении питания катушки реле, т. е. при ее отключении.

Если же шун­тировать катушку реле (например, параллельным включением каких-либо контактов другого промежуточного реле РП), то вслед­ствие самоиндукции в контуре, образуемом катушкой реле и кон­тактом РП, поддерживается некоторое время ток. Следовательно, магнитный поток и сила притяжения якоря к сердечнику тоже будут затухать постепенно. Сопротивление R в цепи катушки должно быть предусмотрено для предотвращения короткого замы­кания (в том случае, если в этой цепи нет других потребителей).

Установка реле времени TDM на din в электрощиток

На дин рейке в электрощитках квартир, домов, предприятий, учреждения рядом с автоматическими выключателями, узо, диф-автоматами часто устанавливают реле времени. Установка связана с оптимизацией работы электроприборов, силовых цепей, устройством умного дома.

Типы реле времени TDM на дин-рейку.

Разновидности реле времени на din:

1. Электронные на основе микросхем, микроконтроллеров;

2. Пневмо-механические на основе демпферных колебаний;

3. Электромагнитные основанные на действии электромагнитной индукции;

4. Пружинно-анкерные, с часовым механизмом, спусковой пружиной;

5. Синхронные-асинхронные (моторные) принцип замедления не более получаса.

Принцип действия

Таблица степеней защиты

Основная функция РВ – это формирование временной задержки коммутации управляющих групп контактов. Осуществление задержки зависит от особенностей конструкции прибора. Есть много разновидностей РВ. С функциональной точки зрения они бывают пневматические, моторные, электромагнитные, электронные, а также устройства на часовом механизме. Различаются по параметрам, внешнему виду и способу установки, имеют следующие технические характеристики:

• максимальный коммутируемый ток;
• номинальное напряжение коммутации;
• тип контактов, их количество;
• износоустойчивость (предполагаемое количество включений);
• степень защиты IP.

Приборы делятся на устройства с задержкой выключения или включения. Многие реле имеют сразу два варианта, осуществляя смену типа коммутации. Алгоритм работы следующий:

1. Во время запуска срабатывает контактная группа – контакты замыкаются для реле с задержкой выключения.
2. Взводится механизм задержки времени.
3. По истечении запрограммированного интервала контактная группа меняет порядок.

Подобным образом работает реле задержки включения. В устройствах цикличного типа заданная последовательность повторяется многократно.

Временные диаграммы работы реле

Процессы работы реле удобно представляются с помощью
временных диаграмм.

Срабатывание обычного
нейтрального реле сопровождается тремя событиями, которым соответствуют точки
на временной диаграмме:

   

притяжение

1-момент срабатывания реле; 
2-момент размыкания тылового контакта; 3- момент замыкания фронтового контакта.
Отрезок 1-2 соответствует времени трогания при притяжении; 2-3 соответствует
времени перелета при притяжении; 1-3 времени притяжения.

Отпускание

4-выключение обмотки реле;
5-момент размыкания фронтового контакта; 6- момент замыкания тылового контакта;

Отрезок4-5 соответствует времени
трогания при отпускании; 5-6 соответствует времени перелета при отпускании; 4-6
времени отпускания.

Заштрихованная область на
диаграмме представляет собой время (отрезок 1-4), в течении которого по обмотке
реле протекает ток.

Если реле имеет мостовые
контакты, то его временная диаграмма имеет несколько иной вид:

При срабатывании такого
реле, у него первоначально замыкается фронтовой контакт (т.3), а затем
размыкается тыловой (т.2)

При обесточивании реле сначала
замыкается тыловой контакт(т.6), а затем размыкается фронтовой (т.5)

Временные диаграммы используются
для записи работы релейно-контактных схем.

Рассмотрим для примера работу
пульс-пары реле, которая может использоваться в качестве генератора импульсов.

В момент
нажатия кнопки S срабатывает реле А (т.1). При
замыкании фронтового контакта 11-12 А (т.3) срабатывает реле В (точка 1). Его
тыловой контакт 11-13 В размыкается (т.2), что приводит к обесточиванию реле А
(т.4) и размыканию контакта 11-12 А (т.5).

Критерии выбора покупных изделий

Если нет желания или возможности смастерить реле самостоятельно, то можно купить готовую конструкцию. Найти её можно в магазинах, специализирующихся на продаже и ремонте электроприборов. В этом случае денежные затраты будут намного больше, чем при изготовлении своими руками, но снизятся временные потери.

Основные критерии выбора:

1. Диапазон задержки. Это основной параметр, который следует учитывать при покупке реле времени. Он определяется исходя из назначения устройства и особенностей его работы.
2. Тип коммутируемого тока. Реле способны коммутировать как постоянный, так и переменный ток. В первом случае рекомендуется покупать устройства типа DC, а во втором — AC. В некоторых случаях оптимальным вариантом будет использование универсальных изделий, имеющих маркировку AC/DC.
3. Степень защиты. В зависимости от места установки реле (на улице или в помещении), необходимо выбирать определённые модели. Устройства, которые будут находиться на открытом пространстве, должны иметь дополнительный защитный корпус и обладать индексом IP40. Для размещения внутри здания подойдёт изделие с индексом IP20.
4. Максимальный коммутируемый ток. Если покупаемое приспособление будет использоваться в бытовых приборах, то специалисты советуют выбирать те модели, которые способны коммутировать нагрузку в пределах от 10 до 16 А.
5. Возможности подключения. Большинство современных изделий можно одновременно подключить к двум элементам. Так работу реле с задержкой времени можно контролировать из 2 мест, находящихся в разных концах комнаты.
6. Габариты. Профессионалы советуют покупать максимально компактные устройства, так как для них будет проще найти место установки.
7. Способ монтажа. В некоторых случаях требуется контролировать и этот параметр, так как многие модели нуждаются в креплении на DIN-рейку.

Устройство и виды реле времени

Реле времени состоит из воспринимающей, замедляющей и исполнительной частей, каждая из которых имеет определенную функцию. Воспринимающая часть запускает устройство после поступления на него управляющего сигнала, замедляющая отвечает за установленный интервал задержки, а исполнительная по прошествии заданного временного промежутка оказывает воздействие на управляемый прибор.

Конструкция РВ представляет собой проволочную катушку, обернутую вокруг металлического сердечника. Кроме того, в состав устройства входит набор контактов, подвижная стрелка и якорь из железа. В разных видах реле используется различное количество подвижных контактов. Классификация реле времени производится по различным признакам. Так, по исполнению, РВ может быть:

• моноблочным. В этом случае устройство является полностью самостоятельным, имеет встроенное питание и входы для присоединения приборов;
• встраиваемым. Этот вид не имеет корпуса и собственного питания. Такое реле применяется для изготовления сложных устройств;
• модульным. Такое устройство похоже на моноблок, чаще всего применяется для установки на ДИН-рейку в электрощитки.

Также РВ различаются и по методу, который используется для создания временного интервала:

• часовые или анкерные – самые первые РВ, которые считаются одними из самых надежных и широко применяются до настоящего времени;
• моторные – в состав этих устройств входят электрические контакты, редуктор и двигатель. Они помогают вовремя проводить плановые работы на оборудовании;
• реле с пневматическим и гидравлическим замедлением – регулирование интервалов в этих устройствах выполняется путем уменьшения/увеличения подачи жидкости или воздуха в рабочий объем;
• электромагнитные – используются только в цепях с постоянным током;
• электронные – самый распространенный вид реле, который способен обеспечить интервал от доли секунды до нескольких месяцев, а иногда и лет. Благодаря кварцевой стабилизации частоты и синхронизации времени по эталонным часам по радиоканалу или интернету, эти устройства чрезвычайно точные.

Отдельно стоит заметить, что электронные РВ, за счет наличия входов и выходов для обратной связи, а также развитого программирования, задающего нужный алгоритм функционирования, относятся к микроконтроллерам. Реле времени с электронным замедлением обладают небольшими размерами, низким энергопотреблением и высокой автономностью.

Схема резисторов в реле времени

Как переключатель обозначают на схемах?

Для того, чтобы выполнить ремонтные работы устройства или собрать новое, необходимо знать его точное обозначение на стандартных схемах. В таблице, представленной ниже, имеются основные графические обозначения, с которыми предстоит ознакомиться.

Таблица №2. Обозначение реле на схемах.

Иллюстрация	Описание
	На графических изображениях обмотка представляет собой прямоугольник с двумя выходами для питания. Кроме того, на схемах это оборудование часто отображают буквой – К.
	На схеме, контакты устройства коммутации обозначаются, как и контакты любого другого переключателя.
	Поляризованные устройства коммутации на схемах выглядят как прямоугольники, но только на одном из выходов стоит точка. Внутри самого прямоугольника располагается буква Р, что подтверждает полярность.
	Часто во внутренней части прямоугольника оставляют значения некоторых характеристик. Например, изображения с двумя линиями под наклоном – это обозначение двойной обмотки катушки.

Какой принцип надо реализовать в самодельном реле времени

Основа кустарных автоматических расцепителей с таймерами — запуск настроенной (подобранной) выдержки. Часто это низко вольтовое изделие (5–14 В), реже делают для прямого подсоединения к обычной сети (диодные варианты).

Основы самых простых сборок

Таймер в данном случае, это конденсатор, длительность его разрядки — это и есть отсчет. Зарядка начинается по нажатию кнопки переключателя. Исполнительное устройство — электромеханическое реле (выглядит как небольшая коробочка), после «опустошения» конденсатора, ток на ее контактах исчезает, происходит расцепление.

В схему включают также настроечный (переменный, подстроечный) резистор для регулировки задержки, но в целом диапазон задается емкостью конденсатора (можно подбирать разные экспериментальным путем для требуемых промежутков) — она влияет на длительность его разрядки, соответственно, на общие рамки паузы.

Контакты устройства

В зависимости от особенностей конструкции, контакты бывают:

1. Разомкнутыми. До тех пор, пока напряжение не поступает на сердечник, контакты остаются разомкнутыми. Затем после подачи напряжения, происходит их замыкание.
2. Замкнутыми. Замкнутые контакты функционируют наоборот, потому что они размыкаются только после поступления импульса.
3. Перекидными. В этом случае при отсутствии тока, центральный контакт, закрепленный на сердечнике, считается общим и замыкается с неподвижными контактами. После срабатывания он вместе с движущимся элементом перемещается в сторону этого контакта, где замыкается с ним.

Подключение реле времени в схеме управления

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

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

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

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

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

Классический вариант подключения выглядит так:

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

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

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

Схемы замедления на отпускание

1)

Замедление получается за счет разряда конденсатора
в обмотку реле. Недостаток схемы- большие зарядные токи, которые вызывают
искрение на контакте К при его размыкании.

2)

Включение
последовательно с конденсатором сопротивления r
позволяет избежать искрения.

3)

При размыкании
цепи за счет электромагнитной энергии, накопленной в обмотке, возникают
экстратоки, которые замыкаются через диод в проводящем направлении, чем
поддерживается убывающий поток.

4)

Резистор
включается через размыкающий контакт и поэтому не оказывает влияния на время
замыкания.

5)

При включении
первой обмотки, вторая создает недостаточную магнитодвижущую силу для удержания
якоря, но дополнительный поток Ф_I,
складываясь с убывающим Ф_II, задерживает
отпадание якоря.

Выводы и полезное видео по теме

Видео, где рассматривается возможность подключения реле времени. Также этот познавательный фильм рассказывает о том, чем отличается реле времени от таймера и какие функции присущи тем или иным моделям электронных приборов.

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

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