Необходимо следить за тем, чтобы все соединения были выполнены правильно и чтобы при подаче напряжения не возникло короткого замыкания или ожога. Также необходимо убедиться, что проводники надежно закреплены на клеммах.
Реле времени: принцип работы, схема подключения и рекомендации по настройке
Устройство, которое срабатывает по истечении определенного времени, называется реле времени — это устройство нашло широкое применение в электротехнике, машиностроении и электронике. Его использование в электрических схемах позволяет более гибко управлять различными машинами и устройствами.
В зависимости от структуры и функции устройства могут быть разработаны электрические схемы различной сложности.
Ниже приводится обзор различных типов реле времени, принципов их работы и способов применения. Теоретический материал дополняется практической информацией о подключении и установке реле времени.
Принцип действия реле времени
Существует большое разнообразие в конструкции электронных устройств, поэтому рассмотрим принцип работы реле времени применительно к каждому из вариантов конструкции.
Это одна из многочисленных конструкций реле времени. Устройство напоминает простой переключатель, но его функция связана с временной петлей.
С точки зрения функций на практике используются электромагнитные, пневматические, электронные и часовые конструкции.
Вариант #1: электромагнитные приборы
Электромагнитные устройства, как правило, предназначены для работы только в цепях постоянного тока.
Структура электромагнитного реле времени REV-814: 1 — Неподвижный контактный узел. 2 — Клемма. 3 — Медный демпфирующий механизм. 4 — Угол. 5 — Сердечник обмотки главной цепи. 6 — Арматура. 7 — Подвижные контакты якоря.
Диапазон времени обычно составляет 0,07 — 0,11 секунды для включения и 0,5 — 1,4 секунды для выключения. Эти реле времени изготавливаются с двумя рабочими обмотками, одна из которых представляет собой закороченное медное кольцо.
При протекании электрического тока через основную обмотку наблюдается увеличение магнитного потока. Ток короткозамкнутой обмотки создается этим током, поэтому увеличение магнитного потока основной обмотки ограничивается.
Это модулирует время движения якоря привода или, другими словами, создает временную задержку для срабатывания.
Улучшенная версия электромагнитного реле времени. Данная модель поддерживает коммутацию четырех независимых каналов нагрузки. В то же время, устройство оказывается слабее старших моделей по параметрам тока (+).
Когда ток основной цепи прерывается из-за индукционного эффекта, магнитное поле обмотки короткого замыкания некоторое время остается активным. Следовательно, в течение этого времени реле не обесточивается.
Вариант #2: пневматические устройства
Пневматические версии представляют собой тип эксклюзивного устройства. Эти устройства оснащены специальным механизмом задержки — пневматическим демпфирующим механизмом.
Время задержки пневматических устройств можно регулировать путем увеличения или уменьшения сечения линии подачи воздуха. Для этого пневматические устройства управления оснащаются регулировочным винтом.
Одна из самых распространенных конструкций пневматических устройств. Надежная и простая конструкция. Коммутационная способность по току — до 16 ампер. Миниатюрный выключатель с двумя каналами используется в качестве переключателя
Настройка электронно-механических аналоговых реле
Системы промышленной автоматизации и различные бытовые приборы часто оснащаются электромеханическими устройствами, конструкция которых предусматривает регулирование с помощью потенциометров.
Электромеханические устройства синхронизации с потенциометрическим управлением. Существуют различные конфигурации таких устройств, пригодные для использования в схемах различной сложности
В передней части корпуса таких устройств расположен шпиндель (или несколько) потенциометра, который необходимо поворачивать с помощью отвертки. По окружности шпинделя (или шпинделей) должна быть размечена шкала для установки значений.
Прорезь в валу для лезвия отвертки является своеобразным индикатором, который меняет свое положение при повороте вала. Позиционируя этот индикатор относительно заданных значений на размеченной шкале, можно установить нужный параметр.
Многоканальный прибор представляет собой электронно-механическое устройство. Его можно легко и просто настроить, вращая потенциометры с помощью отвертки. Светодиодный индикатор состояния на передней панели
Приборы аналогичной конструкции (например, NTE8 ) широко используются в схемах управления вентиляционными системами, системами отопления и светильниками искусственного освещения.
Устройство и принцип работы
Конструктивно реле времени состоит из нескольких элементов, количество и функции которых могут сильно различаться в зависимости от типа реле. Общими элементами являются измерительный блок, блок задержки и блок управления.
- Первый из них представлен электромагнитными катушками, полупроводниковыми элементами, микросхемами, реагирующими на поступающие сигналы электрического тока.
- Блок задержки выполняется часовым механизмом, мостом, электромагнитным или пневматическим демпфером.
- Рабочий элемент представляет собой контакты или выход из аналоговой или цифровой схемы, контролирующих подачу напряжения в те или иные цепи.
В зависимости от конструкции соответствующей модели различается и принцип действия.
Принцип действия реле времени заключается в создании временного промежутка от начала подачи сигнала в реле времени до получения сигнала потребителем. Дальнейшая работа и активация управляющего элемента сильно различается в зависимости от типа устройства, поэтому принцип работы следует рассматривать отдельно для каждого типа реле времени.
С электромагнитным замедлением
Реле времени состоит из электромагнитной катушки, магнитопровода (ярма), подвижного якоря, короткозамыкающей втулки и блока управления, как показано на следующем рисунке:
Принцип работы электромагнитного реле заключается в создании магнитного потока в сердечнике соленоида, который индуцируется катушкой. Магнитный поток притягивает якорь к контактам. Однако, поскольку в данном режиме работает обычное промежуточное реле, для задержки замыкания контактов используется втулка. Это создает обратный электромагнитный поток в короткой цепи, задерживая нарастание основной цепи и вызывая задержку времени.
Электромагнитные модели обычно имеют задержку от 0,07 до 0,15 секунды и работают от цепей постоянного тока.
С пневматическим замедлением
Этот тип используется в станках в различных отраслях промышленности, в некоторых случаях встречаются и гидравлические модели. Реле времени состоит из катушки на магнитопроводе, контактов и пневматической мембраны или диафрагмы, выполняющей роль демпфера.
Принцип работы пневматического реле времени заключается в том, что при подаче напряжения на катушку в сердечнике возникает магнитный поток, который приводит его в движение. Однако из-за воздушного зазора под мембраной немедленного переключения контактов не происходит. Время задержки включения определяется количеством воздуха в мембране и скоростью удаления воздуха. Для регулировки этого параметра пневматические модели оснащены винтом, который увеличивает или уменьшает объем камеры или ширину выпускного клапана.
С анкерным или часовым механизмом
Конструктивное отличие реле времени от часового механизма заключается в том, что это пружинное устройство, приводимое в движение электроприводом или вручную. Задержка для этого определяется положением замыкающего выступа на циферблате.
Как выбрать?
При выборе конкретной модели реле времени необходимо руководствоваться следующими принципами в отношении его параметров:
- Род и величина рабочего напряжения – различные модели могут, как подключаться к бытовой сети в 220 В переменного тока, так и работать от пониженных управленческих цепей на 12, 42, 127 В и т.д.
- Допустимый ток нагрузки – определяет пропускную способность контактов реле времени без их перегрева.
- Диапазон времени срабатывания контактов и чувствительность регулировки этого параметра – определяет скорость включения реле времени, возможность его изменения в каких-либо пределах и возможный шаг регулировки.
- Конструктивные особенности и принцип работы – если по местным условиям не допускается классическое переключение контактов по соображениям взрывоопасности, необходимо устанавливать бесконтактные модели.
- Влагозащищенность и температурный диапазон – определяет допустимые параметры окружающей среды, в которых может эксплуатироваться данное реле времени.
- Тип устройства (цикличные или промежуточные) – первый из них задает некую периодичность выдаваемого сигнала, а второй выступает в качестве промежуточного звена, обеспечивающего задержку времени в уже существующей цепи.
Примеры схем подключения
В зависимости от модели реле времени или задачи, которую оно должно выполнять, принципиальная схема может значительно отличаться.
См. рисунок 7, на этом примере показан один из самых простых вариантов управления светильниками с помощью реле времени. Управляющий сигнал подается на клеммы 1 и 2 и на нагрузку через клемму 3 и нулевой проводник. Клемма 4 получает ток от сети 220 В. Данная схема часто используется в бытовых целях и практически не применяется в промышленных, так как позволяет работать с одной нагрузкой (осветительный прибор, линия, сигнализация и т.д.).
На рисунке 8 показана схема подключения реле времени, где тип питания аналогичен предыдущей схеме. Однако на выходе устройства предусмотрена возможность подключения к клеммам 3 и 5 двух независимых групп нагрузок, которые могут иметь отдельную логику работы. Такой тип подключения обеспечивает гораздо большую функциональность и поэтому подходит для мест, где требуется одновременное управление несколькими устройствами.
Как показано на рисунке 9, при подключении тяжелого оборудования, для которого реле времени не может обеспечить питание из-за недостаточной проводимости собственных цепей, логический элемент может быть подключен через силовой контактор. В этой схеме управляющим элементом является контактор, который активируется контактами реле времени. Основным преимуществом данной схемы подключения является возможность питания любого потребителя с любой мощностью и любым принципом работы.
Принцип работы определяет пять главных типов реле:
- Электромагнитное замедление . Такой прибор может применяться исключительно в цепях постоянного тока. Задержка во времени происходит из-за дополнительной обмотки, которая препятствует увеличению магнитного потока.
- Пневматическое замедление . Здесь применяется пневматический демпфер, который изменяет отверстие забора воздуха.
- Анкерный или часовой механизм . Здесь электромагнит взводит специальную пружину, которая замыкает реле после отсчета установленного времени.
- Использование двигателя . Здесь применяется синхронный электрический редуктор, двигатель и электромагнит. Первые два элемента сцепляются электромагнитом.
- Электронное реле . Здесь применяются микроконтроллеры, позволяющие программировать задержки включения.
Электромагнитный пускатель — это электрическое устройство, обеспечивающее пуск, остановку и защиту трехфазных асинхронных двигателей.
Кроме того, эти устройства позволяют запускать и останавливать все виды нагрузок, например, нагревательные элементы, источники света и другие.
Электромагнитные пускатели выпускаются в одинарном или двойном исполнении. Последние имеют механическую защиту от одновременного включения.
Открытые устройства используются в панелях управления, в закрытых специальных шкафах и в других местах, надежно защищенных от мелких частиц и механических повреждений.
В отличие от них, защищенные пускатели можно использовать в помещениях, если окружающая среда не слишком пыльная. Существуют также пускатели, которые надежно защищены от влаги и пыли и могут использоваться как в помещении, так и на открытом воздухе.
Особенности монтажа
Чтобы пускатель и таймер работали надежно, они должны быть правильно установлены. Устройства должны быть надежно закреплены.
Нельзя устанавливать устройства в местах, где они могут подвергаться ударам и вибрациям, например, если установлены электромагнитные устройства (более 150 A), которые при срабатывании создают удары и вибрации.
Если к контактам магнитного пускателя подключен один проводник, его необходимо изогнуть U-образно, чтобы предотвратить перекашивание пружинного кольца клеммы.
Если подключаются два проводника, они должны быть прямыми, и каждый должен находиться с одной стороны винта клеммы. Важно проверить надежность крепления проводников.
Концы медных проводов должны быть лужеными, а концы многожильных проводов должны быть скручены перед подключением к пускателю. Однако контакты и подвижные части пускателя не должны быть смазаны.
Простая схема подключения
Сначала рассмотрим простейшую схему подключения реле времени. Первое, что необходимо сделать, это закрепить устройство на стене, в строго вертикальном положении с допуском около 10 градусов.
Также следует учесть, что нормальная работа устройства возможна в диапазоне о т-10ºС до +50ºС. При этом максимально допустимая влажность должна составлять 80%.
Убедитесь, что устройство надежно закреплено. Сетевое напряжение также должно быть отключено. Только после этого его можно подключать. Необходимо снять крышку реле и заземлить устройство. Затем подключите сетевое напряжение к клеммам, как показано на следующем рисунке.
Контакты под номерами 1 и 2 используются здесь для подачи напряжения от сети 220 В. В случае с таймером, показанным на рисунке, питание подается сверху, а для управления выключением и включением имеются контакты в нижней части устройства.
В этом случае фазный провод подводится к выключателю, а нейтральный — к нагрузке (в данном случае к лампам).
Средний контакт под номером 4 используется для подачи фазы от распределительного щита, его можно активировать отдельно с помощью соединений 3 или 5.
Клемма 4-5 нормально разомкнута (NO), а клемма 3-4 нормально замкнута (NC). (Для тех, кто не понимает слово «нормально», это состояние, при котором выходное реле не активируется, даже если на клеммы 1-2 не подается напряжение питания.
Это соединение относительно простое и может быть выполнено неопытным электриком.
Разновидности устройства
Основные типы реле времени зависят от технологии, используемой при их изготовлении:
- 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.
Критерии выбора при покупке
Искать уже экзотические разновидности реле, такие как механические или моторные реле, больше не имеет смысла. Электромагнитные реле устарели и редко встречаются в торговле. Реле с воздушным охлаждением используются только в очень специальных приложениях. Для частного или промышленного применения больше подходят и рассматриваются электронные и микропроцессорные реле.
Выбор типа устройства зависит от области применения. Если речь идет только о выключении простого бытового прибора на 220 В через определенное время, можно использовать простой электронный таймер, который устанавливается между вилкой потребителя и розеткой.
В случаях, когда необходимо отключить несколько приборов или один прибор с большой нагрузкой, лучше приобрести универсальное реле с таймером, встроенное в распределительную панель.
Для циклического переключения и отключения лучше всего подходят устройства с микропроцессором. То же самое относится к случаям, когда реле времени планируется использовать в системе «умный дом».
Самый простой пример использования такой системы управления — включение электрического котла для обогрева помещения. Это не нужно днем, когда никого нет дома, но желательно вечером и ночью. Такую работу выполняет реле времени.
Как читать маркировку
Важно, чтобы параметры реле времени для энергопотребляющих приборов клиента были адаптированы к его нагрузке. Каждое реле времени имеет маркировку, указывающую его основные и предельные данные.
Производитель обычно также указывает на корпусе своих устройств ток, которым питается устройство (постоянный или переменный), место подключения кабеля питания, а также идентифицирует входные и выходные каналы коммутации.
Популярные модели
— Тип напряжения: постоянный/переменный ток,
— Напряжение коммутируемой линии — 12…240В,
— Напряжение питающей линии — 12…240В,
— Максимальный ток — 16А,
Как выбрать реле времени?
При выборе реле времени важно уточнить его тип:
- на какой по продолжительности период времени вы сможете запрограммировать его;
- какое напряжение в бытовой сети и какой ток нагрузки оптимальны для заинтересовавшего вас таймера;
- степень защиты, если предполагается, что реле будет работать, например, в условиях повышенной влажности;
- рассчитан прибор на монтаж с использованием распределительной коробки или его можно просто подключить к розетке;
- точность срабатывания.
Современные реле времени оснащены разнообразными функциями. Современные реле времени оснащены широким спектром современных таймеров.
Примеры схем подключения реле времени
Несмотря на разнообразие типов, моделей и модификаций реле времени, существует всего несколько способов установки такого устройства в цепи дома, квартиры, мастерской или строительной площадки. На рисунке 1 (ниже) показана одна из самых простых схем. И нагрузка, и устройство питаются от одного источника. Для питания реле «фаза» и «ноль» подаются через клеммы L и N. Нагрузка, на которую «фаза» подается через клемму 2, подключается к клемме 1. «Ноль» подключается к ней напрямую. Клеммы 2 и 3 нормально замкнуты. Это означает, что если вы подключите нагрузку к клемме 3 вместо 1, то лампы, представляющие нагрузку в этом случае, погаснут при подаче напряжения на реле.
На рисунке 2 (см. ниже) показаны три варианта подключения астрономического реле:
- На первой схеме реле и нагрузка подключены к одному источнику. Само реле запитано через клеммы 3 и 4. «Фаза» для нагрузки вводится через клемму 1 и подключается к ней посредством клеммы 5. «Ноль» подведён к нагрузке напрямую. Клеммы 1 и 6 нормально замкнуты. Если вы подключите «фазу» к нагрузке через клемму 6, освещение в момент, когда сработает реле, отключится.
- Вторая схема демонстрирует вариант подключения, при котором реле и нагрузка питаются от разных источников. Питание к реле в данном случае может быть подведено через клеммы 3 и 4 от источника постоянного или переменного тока с напряжением 24–246 В. «Фаза» для нагрузки вводится через клемму 1 и подключается к ней посредством клеммы 5. Как и в предыдущем случае, клеммы 1 и 6 нормально замкнуты.
- Когда ток нагрузки больше 16 ампер, реле времени подключают в соответствии с третьей схемой. Как и в первом варианте, таймер на ней запитан через клеммы 3 и 4. Через клеммы 1 и 5 «фаза» подводится в данном случае к контактору, который в момент, когда реле срабатывает, включает запитанную от этой же линии нагрузку (или выключает, если вы подключили фазу посредством клемм 1 и 6).
Установка тестирование и настройка реле времени
Для замены перегоревшего реле в стиральной машине или микроволновой печи лучше всего обратиться в квалифицированный сервисный центр из-за сложности процедуры. Вы также можете самостоятельно установить таймер уличного освещения. Схема подключения купленного вами реле таймера должна быть включена в инструкцию по эксплуатации вместе с подробным описанием задачи. Вот как проверить, что таймер работает:
- подключите к его входным клеммам шнур с вилкой;
- запитайте от розетки;
- задайте время срабатывания и с помощью мультиметра убедитесь, что напряжение на выходе после того, как реле должно было сработать, исчезло.
Выключите цепь, к которой вы хотите подключить реле. Установите устройство в строго вертикальном положении на DIN-рейку за счетчиком электроэнергии. Соедините выходные клеммы с входными клеммами предохранителя, к которому подключен уличный фонарь, а «фазу» и «ноль» соедините с входными клеммами в направлении от счетчика к реле.
Регулировка электронно-механических реле осуществляется путем вращения шпинделя (шпинделей) потенциометра на передней панели устройства с помощью лезвия отвертки. Нужный параметр устанавливается путем регулировки паза шпинделя относительно указанного значения шкалы, нанесенной по окружности шпинделя. Настройка программируемого реле осуществляется с помощью кнопок на корпусе, как описано в инструкции по эксплуатации прибора.
