История реле времени

Удивительно, уже в 1958 году вышла первая книга по электронным реле времени

Там говорилось, что крайне важно в ходе производственного процесса включать или выключать оборудование согласно графику. Предлагалось первое деление на классы:

1. Пневматические. Часто снабжены приставкой (рабочая камера, катаракт, пневматический демпфер) с заборным отверстием. Регулировкой сечения изменяется время срабатывания. Контакт обычно удерживается электромагнитом с постоянной силой. Скорость изменения давления в камере становится определяющим фактором.
2. Тепловые. Пример таких реле общеизвестен, это автоматы защиты электрических цепей. Присутствуют в распределительном щитке. В основе лежит использование биметаллических пластин. По мере протекания тока они нагреваются и изменяют изгиб, что вызывает срабатывание реле. Подобный шаг защищает технику от перегрева. Аналогичным образом указанные реле используются в составе бытовой техники, к примеру, холодильников.
3. Электромеханические. Используется способность дросселей накапливать энергию. Затем в процессе затухания магнитное поле катушки ослабевает, вызывая срабатывание реле в нужный момент времени.
4. Электронные. В основе обычно лежит время разряда RC-цепочки. Конденсатор заряжается до нужного номинала, потом потихоньку отдаёт энергию. В конкретный момент времени уровень напряжения сравнивается с пороговым, происходит срабатывание. Такой принцип сегодня используется повсеместно: от блоков питания электронной аппаратуры до микроволновых печей. Произведение R и С называется постоянной времени, и за три интервала происходит полный разряд системы по экспоненте.

В 1958 году не была развита полупроводниковая электроника, в книге по элементной базе выделяют реле времени на:

• электронных лампах;
• газоразрядных приборах.

Тематическая литература

Напоминаем, что электронными называются вакуумные лампы, где создаётся луч с катода к аноду за счёт подогрева и эмиссии носителей в свободное пространство: диоды, триоды, пентоды, гептоды и пр. В отличие от них в газоразрядных приборах среда ионизируется, создаются условия для протекания электрического тока. Как догадались читатели, к упомянутому тандему логично добавить полупроводниковые реле времени. Здесь уже RC-цепочка управляет режимом работы ключевого элемента, к примеру, транзистора или тиристора.

Неправы люди, считающие написанное в 1958 году каменным веком. Уже в то время на основе базисных знаний удавалось собрать зарядные устройства для аккумуляторов, сегодня газоразрядные приборы широко используются в составе реле запуска ламп дневного света. Это отличается от описанного авторами книг прошлого века, где за счёт возрастания напряжения в системе RC в некоторый момент происходит пробой разрядного промежутка, вызывающий переключение контактов. В цифровой технике в качестве анализаторов вполне используются и компараторы. Приведённые знания способствуют лучшему пониманию темы.

Добавим, что сегодня реле времени пополнились программируемыми вариантами. Каждый знает, что Windows через Планировщик заданий напоминает о событиях. Рассмотрите как программное реле времени. Хотя в широком смысле без этого не обходится любая электронная система. Даже потоки в процессоре персонального компьютера обрабатываются в собственном временном интервале. Системные часы обычно называют hardware (железо), а программные в противовес этому – software. Понятно, что последние работают на базе первых.

Единицей счета в последнем случае становятся тактовые импульсы. На указанном принципе активно строятся таймеры в схемотехники любой серии микросхем. Механические таймеры используются в стиральных машинах и микроволновых печах, представляя обычные часы. Благодаря специальным ухищрениям, тикают исключительно при включённом питании. Вариантом указанной разновидности считаются моторные реле, где частота оборотов счётного механизма регулируется при помощи редукторов.

Реле от Panasonic

Плюсы и минусы электронных и механических розеток с таймером

При покупке таймер розетки возникает вопрос, какую лучше приобрести механическую или электронную. Основными достоинствами первой считается невысокая стоимость изделия и простота использования. Но во втором варианте больше рабочих функций.

Подобрать хорошую розетку с установкой времени включения и отключения можно просмотрев все достоинства механического и электронного разъема.

Электронные модели с аккумуляторной батареей способны работать независимо от электроснабжения. Некоторые приборы могут продолжать функционировать с указанными ранее настройками более четырех дней.

Усовершенствованные электронные розетки имеют дополнительную возможность – имитация наличия в доме жильцов. Более дорогие изделия имеют программную установку с настройкой на два года.

Механические таймер розетки способны работать без программирования. У таких устройств есть клавиша, которая блокирует таймер и переводит разъем в обычный режим. Такой прибор нужно просто включить, задать рабочее время на сутки, не прибегая к дополнительным установкам.

Приобретая таймер розетку, следует обратить внимание не только все технические характеристики и функции настройки, прописанные в паспорте. Основными критериями выбора являются расширенный диапазон программирования, длительность эксплуатации, нагрузочная способность и точность работы прибора

Правильная настройка поможет полностью автоматизировать рабочий процесс электроприборов в доме.

Промежуточные

Промежуточные реле времени устанавливаются в механизмы, которым нужна задержка сигнала на определенный момент. Они в свою очередь разделяются на подтипы:

• электромагнитные;
• пневматические;
• моторные;
• с часовым или анкерным механизмом;
• электронные.

Рассмотрим устройство и назначение каждой разновидности.

Электромагнитные

Используются в цепях постоянного тока, где на катушке устройства добавлен отдельно короткозамкнутый виток и за счет остаточного поля происходит замедление на отпускание контактов или замыкание. Пределы регулирования до 5 секунд.

Чаще всего такие реле времени применяются в цепях управления разгоном и торможением электропривода.

Пневматические

Данный тип снабжен специальным пневматическим демпфером или диафрагмой, регулировка производится изменением размера воздушного отверстия. После поступления сигнала якорь тянет поршень, но не может сделать это мгновенно, пока воздух находится в демпфере. Через регулируемое отверстие задается время срабатывания. Регулирование возможно до 60 секунд.

Реле времени пневматического типа часто используют для автоматического управления оборудованием, к примеру, металлорежущим станком. Помимо этого пневматические реле нашли свое применение в цепях управления приводом для ступенчатого регулирования, разгона и торможения.

Сердце устройства синхронный двигатель, работающий от переменной сети 50 Гц. Сложное механическое устройство с возможностью установки задержки от нескольких секунд до десятков часов.

Моторные реле времени, собственно, как и анкерные, могут применяться в цепях защиты ВЛ для повторного включения.

С часовым или анкерным механизмом

Работают за счет взведенной пружины. Электромагнит заводит пружину, устройство начинает работу (принцип заводной игрушки) и замыкает контакты. Диапазон регулирования реле 0,1-20 сек.

О том, для чего они нужны, мы уже рассказали немного выше.

Электронные

Обширное семейство аналоговых и цифровых электронных устройств, использующие физические процессы в электронных схемах, заряд или разряд конденсатора, отсчет определенного числа импульсов.

С помощью реле электронного типа можно неплохо экономить дома, к примеру, возьмем свет в коридоре, кладовке или подъезде. Нажимая кнопку мы включаем свет. По прошествии определенного времени он отключается, этого периода должно хватить на поиски предмета в коридоре, кладовке или попадание в квартиру. Свет без надобности не горит, по забывчивости оставленный включенным.

Наглядно увидеть, какие есть реле времени и какой принцип действия у каждого типа исполнения, вы можете на видео ниже:

Принцип работы существующих таймеров

Вот и все, что хотелось рассказать вам об особенностях применения разных типов реле времени. Теперь вы знаете, какие бывают разновидности таймеров и как они работают.

Будет интересно прочитать:

Принцип работы существующих таймеров

Применение

Пожалуй, наиболее широкое распространение реле, работающие с использованием электромагнитного принципа получили в сфере распределения и производства электрической энергии. Релейная защита высоковольтных линий обеспечивает безаварийный режим работы подстанций и другого подключенного оборудования. Управляющие элементы, используемые в установках релейной защиты рассчитаны на коммутацию присоединения при рабочих напряжениях, достигающих нескольких сотен тысяч вольт.

Широкое распространение релейной защиты высоковольтных линий обусловлено:

• высокой долговечностью релейных элементов;
• быстрой реакцией на изменение параметров подключенных линий;
• способностью работы в условиях высокой напряженности электромагнитных полей и нечувствительностью к появлению паразитных электрических потенциалов.

Также посредством установок релейной защиты осуществляется резервирование линий электропередач и моментальный вывод из работы поврежденных участков электросети, к примеру, при замыкании линии на землю или обрыве токоведущих частей. На сегодняшний день еще не изобретены более надежные средства защиты линий электропередач чем релейная защита.

Кроме того, в настоящее время электромагнитный тип реле широко используется в системах управления производственными, конвейерными линиями. Чаще всего данный вид систем управления используется на производствах с наличием высоких паразитных потенциалов делающих невозможным использование полупроводниковых систем управления. К примеру, известен случай, когда при модернизации систем управления конвейерными линиями на одном из элеваторов новое оборудование, построенное новейших полупроводниковых элементах, постоянно выходило из строя.

Как позже выяснилось причиной поломки стало статическое электричество, возникающее при движении зерна по конвейерной ленте, а так как система выравнивания потенциалов была не предусмотрена в данных помещениях, то стал вопрос о переносе пульта управления в защищенное помещение. Это было сопряжено с огромными материальными затратами. В результате было принято решение перейти на релейные блоки управления, нечувствительные к статическому напряжению. Принципы работы заложенные в основу функционирования электромагнитных реле используются в устройствах дистанционного управления нагрузкой — пускателях или контакторах.

Токовое реле разных размеров.

Разновидности приборов или для каких устройств бывают реле

Разновидностей реле множество. Перед приобретением, необходимо разобраться, какие бывают виды приборов. Кроме основных вариантов, существуют конденсаторные модели. В качестве главного органа, используют электромагнитное реле. Из-за малого сопротивления обмоток, они подключаются к контуру через промежуточные цепи. Благодаря простоте устройства и дешевизне, получили широкое распространение среди радиолюбителей и фотографов. Генераторные реле состоят из генератора, подающего специальные импульсы и счетчика. Суммировав необходимое количество импульсов, счетчик срабатывает и отдает команду приборам. Время выдержки от нескольких секунд до часов. Статистические реле времени относятся к электрическим типам с замедлением. Они разрабатывались для замены механических и аналоговых приборов.

После транзисторов стали использовать интегральные микросхемы, которые позволили значительно уменьшить размеры механизма. Современные модели оснащены микроконтроллерами. Биметаллическое реле времени основано на деформации специальной пластины при нагревании, которая состоит из 2 разных металлов. Выдержка времени происходит по мере изменения формы элемента и замыкания контактов. На работу устройства может влиять окружающая температура среды.

Применяется биметаллическая пластина в бытовых приборах:

• Холодильнике;
• Утюге;
• Масляном обогревателе;
• Лампах дневного света;
• Электрочайнике.

Существуют ртутные реле времени. В них используют естественное стекание жидкости через крошечное отверстие. Стеклянная колба связана с якорем и разделена перемычкой на 2 половинки, которые сообщаются трубкой с маленьким проходом. Когда якорь срабатывает, колба переворачивается, и жидкость перетекает в часть емкости с запаянными контактами. По истечении времени, колба наполняется и замыкает контакты. Скорость задержки зависит от того, под каким углом наклонена колба.

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

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.

Назначение и принцип работы реле контроля напряжения

Во многих странах СНГ имеется проблема с качеством электроэнергии, то есть электричество идет скачками, иногда бывают обрывы. Конечно, это все может негативно сказываться на бытовых приборах-потребителях.

Бывает, случается отгорание нулевых проводников или слипание двух фаз в связи с низким качеством обслуживания (или отсутствием обслуживания вообще) старых электросетей, что может привести к весьма высоким скачкам напряжения с 220В до 380В. А такие скачки уже, скорее всего, приведут к моментальной порче всех бытовых электроприборов, которые не рассчитаны на такие скачки и не имеют специальной защиты.

Принцип работы реле контроля напряжения состоит в том, чтобы молниеносно среагировать на повышения напряжения выше заданного на входе внутренней сети и отключить его, предотвратив порчу приборов-потребителей. Размыкание фазы происходит путем возникновения электромагнитной индукции в электромагните при прохождении через него тока.

Рядом возле электромагнита находится якорь, к которому прикреплен контакт подающей напряжения линии  фазы, а второй контакт, который с ним соприкасается и является неподвижным, передает напряжение во внутреннюю проводку.

При возникновении высокого электромагнитного поля, электромагнит притягивает к себе якорь, таким образом, размыкая контакты и прекращая подачу напряжения во внутреннюю проводку. Кроме того, реле содержит электронику, которая настраивается вручную на грань напряжения, при котором осуществляется размыкание контактов.

Как видно выше, принципиальная схема реле контроля напряжения вмещает в себе несколько составляющих, как исполнительное реле, пускатель и блок управления, который имеет два регулятора: регулятор минимального и максимального порога напряжения, при котором происходит размыкание цепи.

Разновидности реле времени

Дифференцируют реле времени по следующим типам:

• Электронные. Самый распространённый тип. Имеют широкий диапазон временных интервалов (от сотых долей секунды до нескольких тысяч часов). Легко программируются в соответствии с потребностями технологии, обладают небольшими габаритами и низким энергопотреблением.
• С замедлением. Бывают пневматические и электромагнитные. Первые имеют пневматический демпфер, называемый также катаракт, обеспечивающий выдержку 0,4-180 секунд. Он регулируется изменением диаметра входного отверстия для доступа воздуха. Точность включения до 10%. Вторые (электромагнитные) применяются только при работе с постоянным током. Они оснащены добавочной короткозамкнутой обмоткой, в которой создаётся противоположный основному магнитный поток, замедляющий время срабатывания реле. Это при включении даёт задержку 0,07-0,11 секунды, а при выключении 0,5-7 секунд.
• С часовым механизмом. Анкерный механизм, состоящий из шестерни с задним наклоном зубьев и похожего на якорь анкера, который изогнутыми лопатками получает импульсы от зубьев шестерни. Пружина, приводящая в действие этот механизм, располагается под электромагнитом. Контакты замыкаются после окончания периода, установленного на шкале. Интервал времени 0,1-20 секунд, точность до 10%.
• Моторные. Состоят из синхронного электродвигателя, электромагнита, редуктора и контактов. Электромагнит сцепляет двигатель с редуктором и начинается отсчёт времени. Период задержки от 10 сек. до нескольких часов.

Конструктивно реле изготавливается для установки на обычную поверхность, на Din рейку, на поверхность силового щита (передняя панель с органами индикации и управления). Подключение проводов бывает: заднее, переднее, через колодку или разъем. Для установки временного интервала используются различные переключатели, переменные резисторы или кнопки (в электронных моделях реле).

В большинстве случаев реле времени представляют собой миниатюрные электромагнитные реле, питающиеся напряжением от 5 до 48 вольт. При этом их ток коммутации колеблется от 3 до 16 ампер. Обычно, реле времени обеспечивают гальваническую развязку среди цепи питания реле и контактными группами.

Модули реле времени

В качестве импульса для начала отсчета времени в реле времени служат:

• подача питания на реле;
• прекращение питания реле;
• управляющий сигнал;
• достижение указанного времени (в программируемых реле).

В современных электронных реле применяются:

• бестрансформаторное питание (конденсаторная схема);
• импульсные источники питания;
• обычный трансформаторный источник питания (редко).

В таймере в качестве исполнительного устройства используются:

• электромагнитное реле;
• транзистор (при постоянном токе на 12 или 24 вольта);
• оптрон.

Для употребления в микропроцессорной технике (если нужно обеспечить гальваническую развязку цепей или увеличить быстродействие, а ещё там, где стандартные контакты желательно сменить электронной коммутацией ввиду многократного срабатывания);

• оптосимистор (для управления пускателями и контакторами);
• оптотранзистор (для регулирования твёрдотельных реле).

Схема простого реле времени

Кроме указанных сфер применения, реле времени используется для автоматической регулировки исполнительными механизмами с помощью произвольных последовательностей сигналов в разнообразной технологической аппаратуре. Так, реле употребляется в качестве программного автомата для регулировки синтеза веществ, сушильных, гальванических и других сложных технологических процессов, после отработки заранее установленного интервала времени, по установленному режиму работы, с индикацией уменьшения заданного времени. Таймеры ещё используются для переключения обмоток асинхронного электродвигателя со «звезды» на «треугольник» при запуске электромотора.

Как оно работает

Реле тока представляет собой устройство (как правило, электромагнитное или электронное), реагирующее на превышение контролируемой величины во входной цепи. При превышении установленной величины выходные контакты переключаются, и этот сигнал используется для управления цепями сигнализации или устройствами силовой коммутации (отключения нагрузки).

При снижении тока ниже установленного значения, реле тока возвращается в исходное состояние, и его выходной сигнал обрабатывается цепями автоматики, управляющей силовыми цепями. Реле с интегрированным токовым трансформатором, позволяет протянуть через переднюю панель изделия провод, в котором происходит замер тока. От провода с контролируемым переменным током осуществляется питание реле.

Назначение и принцип работы фотореле

Фотореле – это другими словами говоря, реле управления освещением. В бытовых электросетях оно применяется, как правило, для автоматического включения освещения при начале сумраков.

Оно применяется, например, для включения освещения участка перед частным домом или же вообще всего приусадебного участка; включать освещение декоративных элементов, как фонтаны, аквариумы и так далее.

Это реле может управлять не только группами света, но и других приборов, которые эксплуатируются в зависимости от освещенности времени суток, когда человек самостоятельно не может их включить, так как находится на работе, например. Не будем рассматривать все возможные варианты подключаемых приборов, рассмотрим лишь, какой у фотореле принцип работы, ну и схему реле соответственно.

Принцип работы фотореле (реле освещения) элементарной разновидности сводится к тому, чтобы замыкать/размыкать контролируемый участок цепи, основываясь на показателях освещенности. Таким образом, исполнительный механизм в фотореле содействует со встроенным или отдельно подключающимся к нему датчиком света через блок управления или напрямую.

Этот датчик света представляет из себя так называемый «фотоблок» с чувствительным к свету фотопроводником, который при попадании на него света увеличивает/уменьшает сопротивление, тем самым, пропуская через себя больше или меньше тока. Ток от фотоблока служит показателем блоку управления, на основе которого и происходит управление исполнительным элементом.

При этом сам блок управления может регулироваться на определенный уровень освещенности и задержки времени. Что касается самого устройства замыкания/размыкания цепи, то оно может быть представлено как электромагнитное реле или же так называемый «терристорный ключ» — электронный аналог, не вмещающий в себе механических элементов.

Элементарная схема подключения сумеречного выключателя (схема подключения фотореле) вмещает в себе тиристорный ключ или электромагнитное реле, которое пропускает напряжение при подаче сигнала от фоторезистора.

При этом есть две схемы, как видно, отличающиеся лишь тем, что в левой подключение фазы для подачи напряжения во внутреннюю сеть осуществляется отдельно, а во второй же используется фаза, которая питает сам прибор сумеречного освещении.

Фотореле, которое используется на правой схеме, более подходит для маломощного освещения.