Как подключить и настроить реле времени

В технике и в быту часто возникает необходимость отсчитывать заранее заданные промежутки времени. Для этих целей применяют устройства, которые называются реле времени. Из зарубежной технической литературы получил хождение и термин «таймер».

Применение и возможности реле времени

Область применения реле времени чрезвычайно широка. Периоды в доли секунд или секунды надо отмерять, например, при работе электрических защит, которые должны работать с задержкой. Промежутки времени в минуты или несколько минут требуются, например, для задержки отключения освещения автоматической системой после покидания человеком помещения. Периоды, измеряемые часами или сутками, могут потребоваться для организации поливов растений.

Принцип работы в зависимости от вида

Отчитывать промежутки времени можно различными способами. По этой причине создаются реле времени различных конструкций, различающихся по принципу действия.

С часовым механизмом

При подаче напряжения якорь такого реле взводит пружину часового механизма, который отсчитывает заданное время. По истечение установленного промежутка времени замыкаются выходные контакты.

Электромеханические

Электромеханический таймер (или таймер моторного типа) построен на базе электродвигателя, который приводится в движение при подаче напряжения. Вал электромотора передает вращение на замедляющую систему из шестерен. Когда конечная шестерня провернется на определенный угол, она замкнет выходные контакты посредством кулачкового механизма.

Пневматические

В конструкции пневматического реле элементом замедления служит камера с отверстием. При срабатывании реле, якорь тянет за собой поршень, скорость движения которого в камере зависит от установленного сечения отверстия. Регулировка производится изменением диаметра отверстия – чем оно меньше, тем медленнее выходит воздух, тем медленнее движется якорь, и тем позже сработает реле.

Электромагнитные

Конструкция этого типа таймеров сходна с конструкцией обычного электромагнитного реле, за исключением наличия на магнитопроводе короткозамкнутого витка, обычно выполненного в виде шайбы из немагнитного материала. После снятия напряжения с катушки, магнитный поток в магнитопроводе спадает медленно, чем обеспечивается задержка при отпускании. Одним из главных недостатков такого таймера является зависимость времени выдержки от температуры. Другой минус — получить задержку более нескольких секунд у такого реле проблематично.

Реле с электромагнитным замедлением применяют только в цепях с питанием катушки от постоянного тока.

Электронный таймер

Самый современный вид реле времени. Электронное устройство на современной элементной базе может отмерять периоды от долей секунды до часов, дней и недель, что позволяет создать устройства практически любого назначения. Использование микроконтроллеров дает широчайшие возможности для построения алгоритмов и создания сервисных функций. В быту такие таймеры применяются в большинстве случаев.

Варианты подключения

В схемах релейной защиты и автоматики реле времени обычно питается от шинок управления (ШУ) через контакт инициирующего реле К (например, реле тока). Как только контакт замкнется, обмотка реле окажется запитанной, отсчет времени начнется.

Как правило, таймеры для схем РЗА имеют слаботочные контакты, их усиливают и размножают с помощью промежуточных реле РП. Контакты РП подают сигнал в схему автоматики.

Для бытовых целей схема подключения стационарного реле времени к однофазной сети обычно содержит автоматический выключатель АВ1, защищающий сеть от короткого замыкания, и по одному автоматическому выключателю на каждую нагрузку (АВ2, АВ3 для двухканального реле).

В быту применяют и переносные реле времени. При использовании такого таймера не надо задумываться о его подключении. Он включается непосредственно в сеть, а нагрузка включается в розетку таймера.

Режимы работы и настройка

Реле реализуют различные алгоритмы работы. Это во многом переделяет их область применения.

Циклический режим

Таймеры, реализующие циклический режим, задают два промежутка времени:

1. Длительность отключенного состояния.
2. Длительность включенного состояния.

После подачи питания реле чередует два этих состояния без вмешательства извне. Например, для формирования режима освещения растений можно задать время включенного состояния лампы 2 часа и время темноты 4 часа, и так по циклу.

Пуск по подаче или снятию напряжения

Существуют реле времени, которые запускаются при снятии напряжения. В этом случае контакты реле в течение заданного времени удерживают сигнал, существовавший при наличии питающего напряжения. Такие таймеры можно использовать для управления резервным источником электроснабжения – при отключении основного питания через заданный промежуток времени включается дополнительный. Если напряжение исчезло на период, меньший заданного, таймер сигнал не генерирует.

Другой способ пуска по наличию напряжения – задержка по включению при подаче питания. Такие таймеры можно использовать, например, для формирования заряда входных конденсаторов большой ёмкости. При подаче напряжения конденсаторы, во избежание броска тока, заряжаются через ограничивающие резисторы. После завершения зарядки резисторы шунтируются. Если напряжение появилось на период, меньший заданного, реле не срабатывает.

Есть таймеры, которые формируют сигнал в момент подачи питания и удерживают его в течение заданного времени. Этот алгоритм тоже находит широкое применение в системах автоматики, например, задание периода диагностики системы после включения.

Настройка электронных устройств производится согласно инструкции. Настройка периода срабатывания таймеров другой конструкции обычно интуитивно понятна – есть шкала с делениями времени, надо установить указатель на нужное время срабатывания.

Пуск по подаче управляющего сигнала

Управлять таймером можно не только коммутацией питающего напряжения, но и отдельным сигналом (реле остается запитанным постоянно). При подаче сигнала устройство формирует импульс заданной длины. Такой режим называется режимом одновибратора.

Перечисленные алгоритмы являются базовыми. При разработке практических устройств на основе простых алгоритмов можно создавать сложные программы.

В видео примеры настройки реле RV-01-1 и RV-02-1.

Какие характеристики учитывать при выборе

В первую очередь надо выбрать нужный алгоритм работы таймера. Он зависит от необходимого режима работы нагрузки и определяет его. Далее следует определить, каков максимальный промежуток времени, который должно будет отсчитать устройство. Конечно, если выбрать наибольший период с запасом, таймер всегда можно настроить и на меньшее время срабатывания, но во всем необходима мера, в противном случае упадет точность.

Второе, на что надо обратить внимание – как питается таймер:

• от переменного напряжения;
• от постоянного;
• нужен ли выносной источник питания.

Следующий этап выбора – количество выходных контактов и их тип. Этот пункт определяет, как будет происходить управление нагрузкой:

1. Нормально открытые контакты будут работать на включение нагрузки.
2. Нормально закрытые – на выключение.
3. Проскальзывающие – формируют короткий импульс при срабатывании.
4. Перекидные – на переключение.

Если задействовать два перекидных контакта из трех, можно легко организовать и работу на включение или отключение.

Если ошибиться с выбором контактных групп, проблему можно решить применением дополнительных реле с нужной контактной группой.

Далее надо обратить внимание на нагрузочную способность выходных контактов. Она должна соответствовать нагрузке, которой предстоит управлять.

Если потребитель слишком мощный, также придется предусматривать промежуточные реле с более мощной контактной группой.

После этого можно обратить внимание и на другие характеристики (если они важны):

• диапазон рабочих температур;
• степень защиты IP;
• климатическое исполнение;
• другие параметры.

Область применения и схемы включения таймеров не сводятся исключительно к приведенным примерам. На самом деле, вполне возможно и нестандартное использование таймеров – ограничение лежит лишь в области фантазии разработчиков.