Принцип работы электронных и механических реле времени

Реле времени — это электромеханический или электронный прибор, который срабатывает спустя определенное время. Устройство широко используют в электронике, электротехнике, а также при монтаже сетей электроснабжения. Механизм может иметь разную сложность, от которой зависит схема организации и подключения. Временное реле позволяет более гибко осуществлять контроль над оборудованием.

Типы механизмов

Цель использования этих механизмов заключается в замыкании и размыкании проводника, по которому идёт электрический ток. Общей функцией является выполнение каких-либо действий через определённый временной промежуток. Благодаря современным модификациям приборов можно неплохо экономить на электричестве, поэтому их часто применяют в системах освещения не только общественных зданий, но и подъездов, частных домов и дворов. Типы устройств:

• моноблочные;
• модульные.

Моноблочные встраиваются в электроприборы. Они являются автономными устройствами, внутри которых есть собственный источник питания, а также необходимые входы подключения. У такого типа нет своего корпуса. Он устанавливается в основной прибор и является его элементом. Модульный аппарат дополняет электроприборы.

По способу работы встречаются следующие типы реле времени:

• механическое с часовым механизмом;
• механическое с анкерным механизмом;
• электронное;
• моторное.

Также существует изделия с пневматическим или электромагнитным замедлением. Наиболее широкое применение получили электронные реле времени. Они позволяют устанавливать таймер на несколько дней. При этом у них довольно компактные размеры и малое потребление электроэнергии.

Принцип работы

Реле времени оснащено контактной группой. Именно с её помощью происходит включение и отключение. В качестве контроллера выступает катушка, являющаяся электромагнитом, или часовой механизм. В аналоговых и электронных аппаратах применяется кварцевый генератор. С его помощью образуются импульсы, которые и определяют течение времени. Функционируют приборы по такому принципу:

1. На устройство подаётся сигнал.
2. В приборе заранее программируется требуемое количество импульсов.
3. По достижении необходимого показателя происходит какое-либо действие.
4. Счётчик времени снова становится на ноль, после чего весь процесс повторяется.

Электронное (цифровое) реле времени заменило аналоговое механическое. Такие аппараты управляются с помощью якорей, которые меняют контакты с определённой задержкой. Работает прибор благодаря изменению показателей напряжения на конденсаторе. В конструкции есть специальный узел. Он функционирует на RC-цепи. Именно этот элемент задаёт время. В необходимый период на реле поступает команда. Устройство либо замыкает, либо размыкает контактные пары, которые включаются в цепь.

Современные аппараты дополняются микроконтроллером, с помощью которого человек может программировать прибор, не разбирая его. Такому типу не нужна какая-либо специализированная настройка. Он начинает функционировать сразу же после подключения к электросети. На этих реле можно устанавливать задержку от 1 секунды до нескольких недель. В конструкцию входят:

• магнитный провод;
• специальная немагнитная прокладка (она обязательно должна присутствовать для корректной работы);
• якорь.

Чтобы замедлить переключение, часто применяют короткозамкнутую обмотку. Когда к ней подаётся электрический ток, появляется магнитное поле, благодаря которому создаётся препятствие для увеличения магнитной силы. Это значительно сокращает время срабатывания якоря. Пневматические приборы функционируют благодаря демпферу. Задержка контролируется с помощью воздушного отверстия, сечение которого можно изменять.

Виды приборов

Нередко люди интересуются, как и для чего применяется реле времени. Разновидностей у этого прибора очень много, соответственно, и назначения могут быть разными. Реле монтируют как в бытовые сети с напряжением 220 В, так и в высоковольтные. Они предназначаются для автоматизации процесса включения и отключения электроприборов с определённой выдержкой.

Перед покупкой желательно узнать о видах аппаратов. Помимо основных вариантов существуют и конденсаторные модели. Главным элементом в них выступает электромагнитное реле. У них очень слабое сопротивление, поэтому подключение происходит по промежуточной цепи. Из-за низкой стоимости и простоты эксплуатации конденсаторные типы получили огромную популярность у фотографов и радиолюбителей.

Генераторные аппараты сделаны из генератора, который посылает специальные импульсы. Счётчик срабатывает, когда количество импульсов достигнет необходимого показателя. Задержку можно устанавливать до нескольких часов.

Статические приборы являются электрическими устройствами, имеющими действие с замедлением. Работы над их разработкой велись для того, чтобы заменить механические и аналоговые реле.

Во времена СССР производились транзисторные устройства. У них были свои преимущества, если сравнивать с механическими моделями. Управление можно было осуществлять дистанционно. Транзисторные реле были компактных размеров, а также имели меньшую погрешность.

После транзистора начали применять интегральные микросхемы. С помощью таких приборов стало возможным уменьшить габариты конструкции. В современных моделях присутствуют специальные микроконтроллеры. Их основным элементом является биметаллическая пластина. Минусом считается то, что на функционирование аппарата может повлиять окружающая температура. Биметаллические пластины используются в обычных бытовых приборах:

• холодильнике;
• электрическом чайнике;
• утюге;
• лампах дневного света.

Также можно найти и ртутные модификации. В качестве основы для их работы применяется естественное стекание металла сквозь небольшое отверстие. Колба разделена на две части и соединена трубкой с малым сечением. При срабатывании она переворачивается.

Электромагнитные аппараты

Приборы, функционирующие по принципу электромагнитного поля, зачастую изготавливают только для работы в сетях, которые питаются от постоянного тока. Временной диапазон колеблется в пределах от 0,07 до 0,11 секунды для замыкания схемы. При отключении электрических приборов эта величина может составлять от 0,5 до 1,4 секунды. Конструктивной особенностью является то, что такие реле имеют сразу две обмотки. Одна из них выполнена наподобие медного кольца и предназначена для короткозамкнутого контура.

Во время функционирования основной обмотки можно наблюдать увеличение магнитного потока. Благодаря этому появляется электрический ток в короткозамкнутом контуре, что приводит к снижению роста магнитного поля в первом элементе. Такой принцип обуславливает возникновение временных показателей передвижения исполнительного механизма. Если говорить по-простому, то появляется задержка на включение.

Если на контур главной обмотки не будет подаваться ток, то определённый промежуток времени магнитное поле на втором элементе всё ещё будет оставаться активным. Это происходит из-за эффекта индуктивности. В этот период реле находится в рабочем состоянии.

Пневматические устройства

Устройства, работающие по принципу пневматических систем, являются эксклюзивными приборами. Такие аппараты включают в себя пневматический механизм, который выполняет задачу замедления. Регулировка временной задержки в этих реле осуществляется благодаря изменению входного диаметра трубки, через которую происходит забор воздуха. Для контроля этого показателя в конструкции предусмотрен регулировочный винт.

На пневматических реле можно устанавливать задержку по времени в стандартном диапазоне от 1 до 60 секунд. Существуют и такие приборы, которые увеличивают это значение почти в два раза. Но на практике они показали, что имеют довольно высокую погрешность (примерно 10%). Срабатывание происходит примерно с такой ошибкой по времени.

Часовые модификации

Часовое реле зачастую используется в электрике. Это устройство часто применяется в качестве дополнительного элемента в защитных конструкциях автоматических выключателей в сетях с напряжением до 10000 вольт. Задержку можно устанавливать от 0,1 до 20 секунд.

Функционируют часовые реле благодаря работе пружины. Она взводится через механический привод электрического магнита. Изменение положения контактных групп этого устройства происходит спустя пройденное время. Оно назначается с помощью установленной на приборе шкалы.

Скорость движения временного механизма напрямую зависит от значения силы тока, который пропускается через обмотку электромагнита. Благодаря этому можно настроить устройство так, что оно будет выполнять защитную роль. Отличительной чертой этой защиты является то, что она никак не зависит от температуры окружающей среды. Такие устройства проще всего поддаются ремонту.

Электронные модели

В последние годы почти везде, где есть возможность использовать реле, срабатывающее через определённое время, используют электронные механизмы. У таких аппаратов есть определённые преимущества:

• малые размеры;
• минимальная погрешность при срабатывании;
• настраивать прибор очень просто и удобно;
• вся информация выводится на экран.

Электронные аналоги временных выключателей зачастую действуют благодаря цифровым счётчикам. В большинство современных аппаратов встроены микропроцессоры высокой производительности.

На корпусе размещены специальные клавиши, с помощью которых производятся настройки прибора и установка необходимых временных рамок. Регулируемый диапазон зачастую имеет очень широкие пределы. Благодаря этому можно устанавливать включение или выключение даже на несколько недель.

Недельный таймер

Реле, дающее возможность автоматически включать или отключать электроприборы, отлично вписывается в схемы, предполагающие управление различными типами устройств. Недельный таймер позволяет выполнять задачи коммутации на любых промежутках времени в течение семи дней. С помощью такого устройства можно:

• включать и выключать освещение в определённое время;
• управлять запуском какого-либо технологического оборудования;
• запускать или отключать функционирование охранных систем.

Устройство очень компактное и имеет на боковой панели корпуса несколько функциональных кнопок. Если использовать системную клавиатуру, можно с лёгкостью запрограммировать аппарат.

Войти в панель управления можно с помощью удержания клавиши, на которой нанесён символ P. Также существует возможность сбросить все настройки до заводских с помощью кнопки Reset. Установка временных параметров производится с помощью отдельных клавиш, обозначающих секунды, минуты, часы и т. д.

Во время подключения можно выбрать режим управления. Их всего два — ручной и автоматический. Благодаря жидкокристаллическому дисплею производить все настройки легко и удобно.

Настройка электромеханических приспособлений

Промышленное оборудование и бытовые модули часто могут дополняться электромеханическими приборами. Их конструкция такая, что управление производится благодаря потенциометрам. Впереди корпуса расположен специальный шток потенциометра. Он сделан под плоскую отвёртку. Вокруг этого элемента нанесена шкала со значениями.

Прорезь выполняет роль своеобразного указателя, который меняет своё направление во время вращения. Чтобы настроить необходимый временной показатель, следует установить прорезь под отвёртку напротив требуемого значения.

Наиболее распространённым примером устройств такого типа является электромеханическое реле NTE8. Его используют для контроля вентиляционных систем, искусственного освещения и отопительных модулей.

Регулировка цифрового оборудования

Применение устройств с механическими настройками можно объяснить на примере таймера REV Ritter. Он включается в самую обычную бытовую розетку. С помощью этого аппарата происходит контроль управления в необходимых временных рамках любой домашней техники. Его настройка происходит следующим образом:

1. Поднимаются все элементы, находящиеся вокруг диска.
2. Опускаются только элементы, которые стоят напротив необходимого значения времени.
3. Диск поворачивается для установки текущего времени.

Например, если на диске опустить сегменты с числами 15 и 21, то после начала работы устройства питание подключится в 15 часов, а разорвётся цепь в 21 час. Конструкция механизма REV Ritter предполагает организацию 48 периодов за полные сутки.

Также оборудование имеет возможность внепрограммного подключения нагрузки. Чтобы включить такую функцию, есть отдельная кнопка, которая размещена сбоку корпуса. Если на неё нажать, то питание на прибор будет подаваться без учёта настроек.

Подключение к схеме управления

Подключение прибора необходимо делать с учётом всех условий, которые прописаны в техническом паспорте аппарата. Зачастую его нужно монтировать вертикально. Максимальные допустимые отклонения от вертикали не должны превышать 10 градусов. Также следует учитывать и температурные показатели. Монтаж и эксплуатация устройства для временного управления должны проводиться при температуре от -20 до +50 °C.

Уровень влажности в помещении, где будет эксплуатироваться реле времени, не должен превышать 80%. Электрический контур, к которому проводится монтаж таймера, на этот период следует отключить от подачи электропитания.

Любая конструкция аппарата предполагает наличие технического паспорта. В нём есть детальная схема подключения. В цифровых и электронно-механических изделиях схема также нанесена на их корпус. Стандартный способ подключения выполняется в такой последовательности:

1. Подвод кабеля электропитания к клеммам.
2. Жилу с фазой необходимо проводить через автомат.
3. Фаза подключается к нагрузке на реале.

Эта схема работает для всех типов устройств. В зависимости от конструкции аппарата количество контактных пар может меняться.