Электромагнитное реле времени – » . Реле времени: принцип работы, виды и применение в автоматизации

Что такое реле времени и как оно работает. Какие бывают виды реле времени. Где применяются реле времени в быту и промышленности. Как выбрать подходящее реле времени для автоматизации.

Что такое реле времени и принцип его работы

Реле времени — это устройство, которое осуществляет коммутацию электрической цепи с заданной выдержкой времени после подачи или снятия управляющего сигнала. По сути, это автоматический выключатель с регулируемой задержкой срабатывания.

Принцип работы реле времени заключается в следующем:

1. На реле подается управляющий сигнал (напряжение питания или внешний сигнал)
2. Запускается отсчет установленной выдержки времени
3. По истечении заданного интервала происходит переключение контактов реле
4. Контакты замыкают или размыкают электрическую цепь нагрузки

Таким образом, реле времени позволяет автоматически включать или выключать различные электроприборы и оборудование через заданный промежуток времени.

Основные виды реле времени

По принципу действия различают следующие основные виды реле времени:

Электромеханические реле времени

Работают на основе часового механизма. Выдержка времени обеспечивается за счет вращения шестеренок и анкерного механизма. Преимущества — простота, надежность, низкая стоимость. Недостатки — ограниченная точность, шум при работе.

Электромагнитные реле времени

Используют эффект замедления нарастания магнитного поля в электромагните из-за вихревых токов. Применяются для малых выдержек времени (до 1-2 секунд). Отличаются простотой и надежностью.

Пневматические реле времени

Задержка создается за счет перетекания воздуха через регулируемое отверстие. Обеспечивают выдержки до нескольких минут. Имеют высокую точность, но чувствительны к загрязнениям.

Электронные реле времени

Работают на основе микросхем. Обеспечивают широкий диапазон выдержек с высокой точностью. Имеют дополнительные функции, например, циклическая работа. Недостаток — чувствительность к помехам.

Применение реле времени в быту и промышленности

Реле времени нашли широкое применение как в бытовой технике, так и в промышленном оборудовании:

Бытовое применение реле времени

• Управление освещением по расписанию
• Автоматическое включение/выключение бытовых приборов
• Системы полива растений
• Управление вентиляцией
• Имитация присутствия в доме

Промышленное применение реле времени

• Автоматизация производственных процессов
• Управление конвейерными линиями
• Системы дозирования и розлива
• Циклическая работа оборудования
• Защита электродвигателей

Таким образом, реле времени позволяют значительно повысить уровень автоматизации как в быту, так и на производстве.

Функциональные возможности современных реле времени

Современные электронные реле времени обладают расширенным набором функций:

• Широкий диапазон выдержек времени — от долей секунды до нескольких суток
• Высокая точность отсчета временных интервалов
• Возможность циклической работы
• Программирование нескольких интервалов работы
• Недельное и годовое расписание работы
• Учет перехода на летнее/зимнее время
• Сохранение настроек при отключении питания
• Дистанционное управление по проводным и беспроводным каналам

Это позволяет реализовать сложные алгоритмы управления оборудованием по временным программам.

Как правильно выбрать реле времени

При выборе реле времени следует учитывать следующие параметры:

1. Диапазон выдержек времени
2. Точность отсчета времени
3. Напряжение питания
4. Коммутируемый ток и напряжение
5. Количество и тип контактов
6. Условия эксплуатации (температура, влажность и т.д.)
7. Необходимые дополнительные функции
8. Способ монтажа (на DIN-рейку, в розетку и т.п.)

Правильно подобранное реле времени обеспечит надежную и эффективную работу автоматизированной системы управления.

Преимущества использования реле времени

Применение реле времени дает ряд существенных преимуществ:

• Автоматизация процессов, не требующая постоянного участия человека
• Повышение точности выполнения операций по времени
• Экономия электроэнергии за счет работы оборудования по расписанию
• Увеличение ресурса оборудования благодаря оптимизации режимов работы
• Повышение безопасности за счет автоматического отключения приборов
• Возможность создания сложных алгоритмов управления по времени

Все это делает реле времени незаменимым элементом в современных системах автоматизации.

Особенности подключения и настройки реле времени

При подключении и настройке реле времени необходимо учитывать следующие моменты:

1. Внимательно изучить схему подключения в инструкции
2. Соблюдать полярность при подключении питания
3. Правильно выбрать сечение проводов под коммутируемый ток
4. Настроить необходимый диапазон выдержки времени
5. Установить требуемый режим работы (с задержкой на включение/отключение)
6. Проверить работу реле на холостом ходу перед подключением нагрузки
7. При необходимости откалибровать точность выдержки времени

Соблюдение этих правил обеспечит корректную и безопасную работу реле времени в системе автоматизации.

Реле времени Электромагнитное постоянного тока

Выдержка времени создается при отпускании якоря после исчезновения тока в катушке электромагнита постоянного тока.

Замедление при отпускании якоря обеспечивает демпфер, размещенный на магнитопроводе – массивная медная и алюминиевая гильза (к.з. виток).

Когда катушка реле отключается от сети, то следующий магнитный поток наводит в гильзе вихревые токи. По правилу Ленца потоки, созданные этими токами, совпадают по направлению с основным потоком. Поэтому результирующий магнитный поток, начальное значение которого равно Ф₀, будет спадать замедленно.

Плавное регулирование С увеличением затяжки пружины выдержка времени уменьшается. Чем меньше затянута пружина, тем выдержка времени больше. Грубое регулирование

Это ступенчатое регулирование выдержки времени путем изменения толщины немагнитной прокладки между якорем и сердечником реле.

С уменьшением толщины прокладки увеличивается выдержка времени.

Пневматическое реле времени

Реле имеет электромагнитный привод с воздушным (пневматическим) замедлителем. Обеспечивает выдержку времени от 0,4 до 180 сек.

Пневматический замедлитель состоит из двух камер, разделенных диафрагмой, сжимающей пружину. При включении электромагнита якорь притягивается, растягивая пружину и освобождая колодку. Последняя под действием пружины опускается вместе с диафрагмой. При этом в верхнюю камеру через дроссельное отверстие засасывается воздух. Скорость перемещения диафрагмы, определяющей выдержку времени реле, регулируется иглой, изменяющей величину дроссельного отверстия.

В конце перемещения вниз колодка воздействует на микропереключатель, контакты которого переключаются. Реле снабжено также другим микропереключателем, воздействие на которое производится без выдержки времени. Якорь электромагнита может быть установлен в перевернутом на 180

0 положении. Тогда выдержка времени реле будет иметь место при отключении электромагнита.

Реле времени для получения замедления используют различные принципы и средства; постепенность изменения тока в индуктивной цепи; постепенность заряда или разряда конденсатора; часовые механизмы; воздушные демпферы и др.

1. Электромагнитное реле времени постоянного тока. В нем используют принцип замедления изменения магнитного потока. Выдержка времени создается либо при закорачивании катушки при ее отключении от сети постоянного тока, либо при размещении на магнитопроводе медной или иной гильзы с хорошей электропроводностью. При размыкании катушки ток, поддерживающий магнитный поток, протекает в медной гильзе, которая теперь играет роль замкнутого накоротко контура катушки при включении ее по схеме на закорачивание. В новых конструкциях реле алюминиевое основание выполняет роль демпфера.

Выдержка времени реле зависит от следующих факторов: от величины напряжения на катушке, натяжения противодействующей пружины, толщины зазора в магнитной системе реле при притянутом якоре; постоянной времени t, чем меньше t, тем быстрее спадает поток и тем меньше выдержка времени. Реле времени допускает 10000000 срабатываний. Реле могут иметь до двух контактов в любых комбинациях.

2. Пневматическое реле времени РПВ – пример реле с катушкой переменного тока. Выдержка времени осуществляется при помощи пневматического замедлителя. Выдержка времени может плавно регулироваться в широких пределах от 0.4 до 180 с. Она может быть получена как при возбуждении катушки, так и при потере его. Катушка реле выполняется на напряжение 12, 24, 36, 127, 220, 380 В переменного тока 50 Гц.

В таких реле электромагнит постоянного или переменного тока воздействует на контактную систему через замедляющее устройство в виде пневматического демпфера. Выдержка времени меняется при регулировании сечения отверстия, через которое засасывается воздух в верхнюю полость замедлителя, с помощью иглы, меняющей сечение этого отверстия. Контактная система срабатывает без выдержки времени, длительный ток – 3 А, ток отключения 0,21 А при

U_ = 380 В.

3. Моторное реле. Служат для создания длительных выдержек времени 20-30 мин. В его состав входят: электродвигатель с заданной частотой вращения. Промышленность выпускает большие серии этих реле на выдержку времени от 1 сек. до 26 мин. с различным исполнением контактов.

Для пуска реле подается напряжение на электромагнит и электродвигатель. Электромагнит без выдержки времени включает муфту и замыкает выходной контакт. Через муфту и зубчатую передачу двигатель начинает вращаться диски с кулачками, воздействующими на промежуточные кулачки и выходные контакты.

Регулирование выдержки осуществляется путем изменения начального положения дисков. При снятии напряжения с реле диски поворачиваются в начальное положение с помощью спиральной возвратной пружины. Точность работы реле  5 сек.

Реле позволяет устанавливать различную выдержку времени в пяти независимых цепях.

Выходные контакты реле допускают длительный ток 10 А и при переменном токе могут отключать нагрузку мощностью 800 ВА при U_ = 220 В и 100 Вт при том же напряжении и индуктивной нагрузке постоянного тока. Время возврата не более 1 сек.

Допустимые колебания напряжения составляют (0,9-1,2) U_н. Износостойкость не менее 1000 циклов.

Серии ВС-33 (Время выдержки 0,2 с; 60 с; 0,2 мин; 60 мин; 0,2 час.

Серия ВЛ-63  ВЛ-69 – в схемах автоматики.

studfiles.net

Реле времени — назначение, схема и принцип работы, классификация

Жизнь современного человека насыщена электрическими приборами. Они дают нам необходимые свет и тепло, доносят информацию, существенно облегают выполнение множества повседневных бытовых задач, помогают в строительстве, ремонте, при работе на садовом участке. Без них не обходится ни выполнение домашних лечебно-оздоровительных процедур, ни организация семейного досуга. Естественно, вся эта техника требует соответствующего бережного отношения и умения обращаться с ней. Но и в этом вопросе научно-технический прогресс приходит на помощь человеку.

Для рациональной, экономичной эксплуатации электрических приборов широко используются автоматизированные системы управления. Они способны выполнять массу полезных функций, и в том числе — позволяют включать или выключать устройства именно тогда, когда это требуется, по заданным хозяевами алгоритмам.

Реле времени

Современные системы управления порой поражают широтой своей функциональности. Но иногда бывает достаточно и более простых в устройстве и эксплуатации приборов автоматизации. Так, одним из примеров несложных устройств автоматического управления, кстати, внедренных в быт человека уже довольно давно, является реле времени. Что это такое, для чего оно может использоваться, какие существуют разновидности и по какому принципу они работают – обо всем этом в настоящей публикации.

Содержание статьи

Что такое реле времени?

Надо полагать, что читатель этой статьи — не специалист в вопросах электротехники, а лишь пытливый пользователь, старающийся расширить свой кругозор и применить полученную информацию в повседневной жизни. Поэтому для начала будет полезно вспомнить, что же скрывается под общим термином «реле»?

Не будем приводить длинную «научную» формулировку этого понятия – она может быть не вполне понятна начинающему. А если говорить простыми словами, то реле – это электромеханическое или электронное устройство, которое производит коммутацию (соединение или разрыв) электрической цепи при получении внешнего управляющего сигнала. Если точнее, то срабатывание происходит, когда внешнее воздействие достигает какой-то заданной величины.

Первые реле были изобретены, изготовлены и применены еще в середине XIX века – они стали незаменимым компонентом аппаратов бурно развивающейся в те времена телеграфной связи. С тех пор, безусловно, эти устройства прошли длинный путь доработок и усовершенствований, повысилась их надежность, появились новые типы, способные работать в самых разных условиях эксплуатации. Но принцип остался неизменным – внешнее управляющее воздействие руководит замыканием, размыканием или переключением электрических цепей.

На схеме очень наглядно показан основной принцип работы электромеханического реле. Ну а количество контактов и схема их переключения при срабатывании устройства далеко не ограничивается этими двумя примерами.

По большей части реле управляются электрическими сигналами – когда показатели силы тока или напряжения достигают определенной величины. Но, кстати, управляющее воздействие вовсе не обязательно является электрическим. Существуют реле, срабатывание которых вызывается изменением давления в трубопроводе, температуры окружающей среды, освещенности объекта и другие. Все это открывает очень широкие возможности автоматизации и обеспечения безопасности эксплуатации разнообразной электрической техники.

Реле давления – в бытовых условиях обычно ставится в цепи питания насосного оборудования, что позволяет автоматизировать работу систем автономного водоснабжения или отопления.

Можно добавить, что в наше время наряду с электромеханическими реле все шире используются «твердотельные» — электронные ключи, в которых переключение контактов происходит за свет использования каскадов полупроводниковых элементов или интегральных микросхем.

Теперь – к вопросу о том, что же такое реле времени.

А подсказка кроется в самом названии. Это в принципе такое же реле, но срабатывание которого происходит с определенной задержкой после подачи (или снятия) управляющего сигнала. Или же коммутация цепей производится с определенным алгоритмом по времени.

Такие устройства нашли очень широкое применение в автоматизации промышленного оборудования. Но их широко используют и в бытовых условиях. Например, на них можно переложить часть забот по управлению осветительными приборами, климатическим оборудованием или системами вентиляции, с получением весьма впечатляющего эффекта экономии электроэнергии. Появляется возможность производить в заданное время необходимые действия с бытовыми электрическими приборами даже в отсутствие хозяев или без их вмешательства. Одним словом, реле времени способны значительно упростить жизнь владельцам дома.

Электромеханическое аналоговое реле времени в корпусе под установку на стандартную DIN-рейку. Даже внешне некоторые приборы такого предназначения напоминают обычные часы.

Это была, так сказать, общая информация. А теперь перейдем к более пристальному рассмотрению разнообразия этих устройств и алгоритмов их работы.

Алгоритмы работы реле времени, функциональные диаграммы, условные обозначения

По каким алгоритмам могут работать реле времени

Выше уже упоминалось, что любые реле могут работать на замыкание, размыкание и переключение контактов при необходимом управляющем воздействии. А в реле времени предусматривается или пауза после такого воздействия, или даже соблюдение определенной цикличности срабатывания.

Различают немало алгоритмов работы реле времени. Ниже на схемах будут рассмотрены наиболее часто применяемые.

На схемах верхним графиком (голубого цвета) показывается напряжение питания, подаваемое на реле. Нижний график – выходное напряжение, идущее от реле на исполнительное устройство (на нагрузку). Красными стрелками показываются диапазоны установленной задержки срабатывания.

Еще одно замечание. Управляющие сигналы для реле могут подаваться по разному.

— Это может быть общее напряжение питание, подаваемое на прибор. Такие реле так и называется – с управлением по питанию.

— Для управления используется отдельная цепь подачи внешнего сигнала.

На приведенных ниже схемах, просто для более понятного восприятия, будут в основном показаны (за одним исключением) алгоритмы для реле с управлением по питанию. Но и для второго варианта они, в принципе, такие же.

Алгоритм 1

Схема алгоритма №1

Реле времени с задержкой включения. После включения питания выходной сигнал будет передан на нагрузку по истечении установленной паузы Т.

Алгоритм 2

Схема алгоритма №2

Выходной сигнал в данном варианте передается на нагрузку сразу после включения питания. Но через установленный интервал Т – прерывается.

Алгоритм 3

Схема алгоритма №3

Включение нагрузки происходит одновременно с подачей общего питания. Но выключение производится после выдержки паузы Т с момента снятия напряжения питания реле.

Алгоритм 4

Схема алгоритма №4

Цикличная работа реле времени, с паузой на старте. После подачи напряжения питания выходной сигнал на нагрузку появляется через интервал Т1. Этот сигнал выдерживается в течение определенного установленного интервала Т2. Затем происходит размыкание, с повторной паузой Т1, после чего вновь включение нагрузки на время Т2 — и так далее до полного снятия напряжения питания.

Алгоритм 5

Схема алгоритма №5

Один из вариантов с постоянно подключенным питанием и управлением с помощью внешнего сигнала. При подаче управляющего импульса (или, наоборот, при его снятии – показано высветленным цветом и пунктиром) срабатывает реле и коммутирует питание на нагрузку. Питание подается в течение установленного периода Т1, после чего автоматически отключается, до поступления очередного управляющего импульса.

Эти алгоритмы можно назвать базовыми. А уже из них, как из «кирпичиков», могут выстраиваться куда более сложные схемы, реализованные в реле различных конструкций и моделей.

Одна из самых важных характеристик реле времени – функциональная диаграмма

Кстати, показанные выше графические схемы имеют название функциональных диаграмм реле, и обычно указываются на корпусе прибора или в его технической документации. То есть при выборе требуемого изделия для определенных нужд, умея читать такие диаграммы, можно отыскать подходящую модель.

Ниже на двух иллюстрациях будет продемонстрировано многообразие функциональных диаграмм реле времени, предлагаемых в продаже. Это показывается лишь в качестве примера, так как на самом деле выбор может быть намного шире. Обратите внимание и на то, что некоторые реле могут иметь несколько выходов на нагрузку, а также несколько каналов получения внешнего управляющего сигнала.

Примеры функциональных диаграмм реле времени с управлением по питанию.

Функциональные диаграммы реле времени – таблица А

Примеры функциональных диаграмм реле времени с управлением внешним сигналом.

Функциональные диаграммы реле времени – таблица Б

Значения временных интервалов Т, Т1, Т2 и т.д.  чаще всего имеет возможность устанавливать пользователь. Правда, существуют модели реле времени, в которых время срабатывания уже предустановлено и изменению не подлежит. Но это приборы специального предназначения, обычно устанавливаемые в схемах защит электрических приборов и установок. Естественно, величина задержки в таком случае указывается в техническом описании изделия.

В одном реле времени может быть реализовано несколько алгоритмов его работы, с возможностью выбора. А функциональные диаграммы и схемы контактов обычно изображены на корпусе изделия.

Обозначения контактов реле времени на схемах

При выборе реле времени необходимо уметь разбираться не только в функциональной диаграмме, но и в схеме расположения контактов. Обычно встречаются вот такие принятые обозначения:

А. Контакты, работающие на размыкание цепи.

Условные обозначения контактор реле времени, работающих на размыкание

1 — дуга обращена вниз: задержка срабатывания после подачи управляющего напряжения;

2 — дуга обращена вниз: задержка срабатывания после снятия управляющего напряжения;

3 — две противоположно направленные дуги: задержки и при подаче управляющего напряжения, и при его снятии.

Б. Контакты, работающие на замыкание цепи.

Условные обозначения контактор реле времени, работающих на замыкание

Условия срабатывания, понятно, можно не расписывать – они такие же, как в предыдущем примере.

Разновидности реле времени

Типы реле времени по общему конструктивному исполнению

Итак, выяснили, что переключение контактов в реле времени производится с определенной задержкой после подачи или снятия питающего или управляющего напряжения. Но прежде чем перейти к рассмотрению самих устройств, обеспечивающих работу по заданному алгоритму, заметим, что реле времени по своей компоновке или общему исполнению можно разделить на несколько типов.

• Моноблочные реле времени. Это – совершенно независимые приборы с собственным корпусом, встроенным питанием или устройством для подключения питания, с выходом, к которому можно подключать стороннюю бытовую или иную технику. Такое реле можно устанавливать в практически в любом месте по необходимости, и подключать к нему тот прибор (систему) который требует подобного управления по времени. Классическим примером может служить реле времени, с которым хорошо знакомы те, кто занимался печатью фотографий.

Такое реле времени позволяло очень точно соблюдать выбранную экспозицию фотобумаги при печатании фотографий

К приборам более широкого использования можно отнести современные реле времени (таймеры) которые останавливаются в розетку и имеют гнездо для подключения сетевой вилки нагрузки. Самый простейший пример использования – можно с вечера запрограммировать, чтобы к утреннему подъему хозяев в электрическом чайнике была вскипячена вода.

Реле времени (или таймеры), подключаемые в розетку и сами становящиеся «управляемой розеткой» для подключенного к ним электрического прибора. Как видно, могут быть электромеханическими и электронными.

• Встраиваемые реле времени. Они не имеют собственного корпуса, являются одним из узлов электрического прибора (или предназначены для такой установки), и автономно, как правило, не применяются. Классический пример такого реле времени – это механический или электронный таймер, руководящий режимами работы стиральной машины, микроволновки, электрической духовки и т.п.

Встраиваемое реле времени, как отдельный узел общего устройства крупного бытового прибора

Такие реле могут быть электромеханическими, имеющими блочное исполнение. Другой вариант – это реле электронного типа, собранное на печатной плате, которая коммутируется с общей схемой того или иного электрического прибора.

Электронное реле времени, выполненное в виде монтажной сборки на печатной плате

• Модульные реле времени. Как понятно уже из названия, такие приборы имеют стандартизированные размеры и предназначаются для установки на DIN-рейку распределительного щита. Там же, в щите, производится и из стационарное подключение к источнику питания и нагрузке, работой которой они будут управлять. Например, таким образом можно подключить системы освещения, которые будут работать по определенному алгоритму времени, мощные приборы отопления, скажем, с тем расчетом, чтобы их основное функционирование приходилось на часы действия льготного тарифа, вентиляционные установки для обеспечения заданной периодичности проветривания и т.п. Возможно их использование и с другими крупными бытовыми приборами, если те в своей конструкции не имеют собственного встроенного таймера.

Модульные реле времени представлены в продаже широким разнообразием моделей различной степени сложности и функциональной оснащенности

Несмотря на единообразие размеров, модульные реле времени могут значительно различаться набором возможностей, количеством каналов и программируемых интервалов. В зависимости от степени сложности и, отчасти, от допустимой мощности подключаемого к ним оборудования, такие реле могут занимать одно, два, три и даже больше модуль-мест на DIN-рейке распределительного щита.

Такое электронное реле времени с возможностью настройки суточного цикла работы займет на DIN-рейке три модуль-места

Удобно – места такие приборы занимают совсем немного, находятся не на виду, детям недоступны. Многие позволяют задавать суточный, недельный месячный или даже годовой алгоритм работы, то есть не требуют частого вмешательства в управление. Но если и возникнет нужда внести корректировки, то удобное расположение реле времени на рейке, с расположением всех органов управления на фасадной панели, позволит это сделать безо всякого труда.

Типы реле времени по принципу работы 

Теперь стоит разобраться, что за механизмы обеспечивают задание необходимого временного интервала. По этому критерию реле времени можно подразделить на несколько типов – это электромагнитные приборы, устройства с пневматическим или гидравлическим замедлителем, моторные, реле с механическим часовым механизмом и электронные.

Цены на реле времени CRM

реле времени CRM

Рассмотрим их вкратце в перечисленном порядке

Электромагнитные реле времени

Они обычно применяются в каскадах пуска и остановки мощного оборудования – позволяют несколько разнести по времени запуск отдельных узлов (механизмов) во избежание резких скачков нагрузки на линию питания.

Принцип работы узла замедления срабатывания заключается в следующем. Конструктивно реле представляет собой электромагнитную катушку. Перемещение притягиваемого к сердечнику катушки якоря передается на механизм замыкания-размыкания контактов. Но на общий сердечник с катушкой надета гильза (чаще всего – медная), которая становится дополнительным короткозамкнутым контуром.

Принцип устройства электромагнитного реле времени

При подаче напряжения питания на катушку в этой дополнительной «обмотке» наводится ЭДС, создающая ток с таким направлением, что он получается в «противоходе» току в основной катушке. То есть своеобразно «гасит» скорость нарастания напряженности электромагнитного поля, необходимого для притягивания якоря реле. И в итоге срабатывание контактной группы происходит не мгновенно при включении питания, а с задержкой, длительность которой можно регулировать уровнем пожатия пружины якоря. Диапазон задержки обычно лежит в пределах о 0,07 до 0,15 секунд.

«Классический» пример электромагнитного реле времени – используемая в цепях питания мощного оборудования модель РЭВ 812

При выключении питания происходит обратная картина – за свет наличия дополнительной обмотки-гильзы наблюдается своеобразный эффект «инерции», и размыкание контактов тоже происходит с задержкой. Она может составлять от 0,5 до 1,5÷2 секунд.

Пневматические или гидравлические реле времени.

Вряд ли с ними придется иметь дело в бытовых условиях – они тоже ставились только на мощное обрабатывающее оборудование. Но с механизмом замедления познакомиться все же будет интересно, потому как он имеет довольно оригинальную конструкцию.

Реле времени РВП 72-3221 с пневматическим замедлителем срабатывания

Конструктивно такие реле обязательно включают камеру с диафрагмой, в которую упирается подвижный узел (колодка), вызывающая переключение контактов. При снятии напряжения с обмотки катушки колодка освобождается и под действием пружины начинает перемещаться. Но движение колодки тормозится диафрагмой — до выхода воздуха из пневмокамеры. А скорость выпуска воздуха зависит от сечения отверстия, которое, в свою очередь, регулируется специальной иглой.

Регулировки интервала замедления срабатывания могут проводиться в достаточно широком диапазоне и с высокой степенью точности.

Помимо пневматических, существуют и гидравлические замедлители, в которых через регулируемое отверстие между камерами перепускается жидкость (например, трансформаторное масло). Но принцип срабатывания при этом не меняется.

Моторные реле времени

Такие устройства тоже, похоже, уже становятся пережитками прошлого, хотя могут еще встречаться на старых образцах примышленного оборудования.

Принцип работы моторного реле времени

Характерная особенность таких приборов – это наличие, кроме присущей большинству реле катушки, еще и собственного электропривода. При включении питания оно подается и на катушку, и на электродвигатель, с которого вращение передаётся по системе зубчатых передач рабочим колесам. На этих колесах (имеющих градуировку по времени) есть специальные выступы, которые в определённый момент вызовут замыкание или размыкание контактов цепи питания катушки. Ну а включение или выключение питания на обмотке катушки, в свою очередь, обеспечивает необходимую коммутацию подключенных к реле времени силовых линий.

Цены на реле времени Feron

реле времени Feron

Время срабатывания устанавливается начальным положением рабочего колеса. Кстати, в одном реле таких колес может быть и несколько, что позволяет организовывать довольно сложные алгоритмы управления подключенной нагрузкой.

Моторное реле времени ВС-33

Реле времени с анкерным (часовым) механизмом

Самый простой и очень наглядный пример аналога подобных реле времени – это обычные настольные часы с будильником, работающие от батарейки. Время срабатывания устанавливается отдельной специальной стрелкой. И когда часовая стрелка сравняется с ней – произойдет замыкание контакта, и питание будет подано на генератор звукового сигнала.

Безусловно, сами реле времени устроены несколько сложнее, да и нагрузка к ним подключается куда более мощная, чем миниатюрный биппер. Но принцип действия – очень схожий. Механизм отсчета времени – практически полная аналогия с обычными часами. В некоторых реле старых образцов – даже пружина заводится вручную, по мере необходимости. В других – завод осуществляется автоматически при включении питания за сет перемещения электромагнитного якоря.

Реле времени с часовым механизмом РВ 235 УХЛ4. С производства давно сняты, но у некоторых хозяев продолжают верно служить

Реле с часовым механизмом в продаже представлены в широком разнообразии. Большой популярностью у пользователей пользуются модели с циферблатом, разделенным на 24 часа, а каждый час делится еще обычно на четыре отрезка по 15 минут. Каждому такому минимальному интервалу соответствует подвижный сектор (штырек, рычажок, в зависимости от модели).

При подключении реле к сети циферблат начинает вращаться с угловой скоростью один оборот в сутки. На циферблате выставляется текущее астрономическое время. Ну а затем несложно запрограммировать алгоритм срабатывания реле – нажатием (откидыванием или иным перемещением) подвижных секторов, соответствующих тем периодам времени, когда питание на нагрузку должно быть включено.

Программирование алгоритма срабатывания такого реле времени – несложное и интуитивно понятное

Подобные реле времени выпускаются в модульном или моноблочном исполнении, то есть или устанавливаются в распределительном шкафу, или напрямую подключатся в розетку. Невысокая стоимость и простота в эксплуатации снискали им широкую популярность. Точность выставления диапазона и срабатывания реле, безусловно, нельзя назвать высокой (минимальная градация в 15 минут), но для большинства бытовых приборов этого бывает вполне достаточно.

Ну а если требуются более точные настройки, вплоть до секундной градации, то лучше всего сразу приобрести электронное реле времени.

Узнайте, как подключить розетку, а также ознакомьтесь с пошаговыми примерами правильного подключения провода к розетке.

Электронные реле времени

Электронные реле времени в настоящее время все активнее вытесняют своих электромеханических «собратьев». Это понятно – привлекает высокая точность срабатывания, возможности программирования на длительный период: на неделю месяц и даже более, с учетом чередования выходных и праздничных дней, смены сезона, других факторов, влияющих на предполагаемый режим работы подключенных к реле электроприборов.

Электронное реле времени с богатым набором возможностей программирования алгоритма управления подключенными электрическими приборами или системами

В этой категории тоже есть свое подразделение по технологии отсчета времени срабатывания. Углубляться в тему не будем – этот вопрос, скорее, интересен специалистам-электронщикам.

Можно лишь вкратце пояснить, что самые простые электронные реле отсчитывают время с помощью RC-цепочек (резистор + конденсатор). Время зарядки конденсатора зависит от номинала самого конденсатора и включенного с ним в цепь резистора. То есть это легко просчитывается, и плавным изменением номиналов элементов схемы или сменой цепочек (в некоторых реле их несколько) можно установить нужный интервал задержки срабатывания.

Более сложные реле времени оснащены специальными микросхемами или каскадом полупроводниковых приборов, обеспечивающих необходимую задержку по времени. Ну а самые современные на сегодняшний день имеют микропроцессорные блоки и кварцевые генераторы опорной частоты. Так что отсчёт времени в них происходит с максимальной точностью, а энергонезависимая память позволяет проводить программирование алгоритма работы.

Электронное реле времени модульного исполнения с аналоговой настройкой параметров работы. Сравнительно недорого и очень часто – вполне достаточно.

Ассортимент электронных реле времени – очень широк. Вполне можно приобрести относительно недорогую модель с аналоговой настройкой параметров и обеспечивающее простейшие операции включения-выключения силовой линии с требуемой задержкой или по определённому алгоритму. Часто для реализации задуманной автоматизации того или иного процесса и такого прибора бывает вполне достаточно. Более совершенные реле времени оснащаются цифровыми жидкокристаллическими дисплеями и кнопочной (сенсорной) системой управления с точностью выставления параметров буквально до долей секунды. Удобно, но и стоимость, безусловно, растет пропорционально.

Можно еще добавить, что электронные реле времени могут выпускаться в любом из исполнений – как отдельные приборы-моноблоки (например – опять же, вариант «розетка с таймером»), в виде плат или блоков для установки в оборудование, или в модульной компоновке для размещения на DIN-рейке.

Видео: Пример использования электронного реле времени KEMOT URZ2001-1

*  *  *  *  *  *  *

К слову, немало «ломается копий» по поводу, как же правильнее называть подобные устройства – реле времени или таймерами. Приводятся доводы, что работа реле увязывается с астрономическим временем, а таймер лишь производит обратный отсчет заданного интервала. Или наоборот, что реле должно лишь обеспечивать задержку включения и выключения, а все что касается возможностей программирования (задания алгоритма работы) – это таймеры. Таким образом, утверждения прямо противоречат друг другу.

По мнению автора этой статьи, «граница» между этими типами приборов, если она и есть – весьма условная. И морочить себе голову тонкостями терминологии – вряд ли в данном случае имеет смысл. Главное – разобраться и суметь сформулировать: для чего вам требуется устройство управления и какими функциями оно должно обладать. И можете не сомневаться, что грамотный продавец-консультант прекрасно вас поймет и предложит оптимальную модель. А в паспорте у нее, кстати может быть указано и таймер, и реле времени. А нередко – и оба термина сразу, через тире или в скобках.

stroyday.ru

Принцип работы и схема подключения реле времени

Устройство, срабатывающее по факту истечения назначенного временного интервала, называется реле времени – прибор нашёл широкое применение в электротехнике, электрике, электронике. Благодаря его использованию в схемных решениях удаётся реализовывать более гибкие функции управления различной техникой и аппаратами.

В зависимости от конструкции и принципа работы прибора можно организовать различные по сложности исполнения электрические схемы.

Предлагаем разобраться, какие существуют виды реле времени, в чем их специфика работы и применения. Теоретический материал дополнен практическими рекомендациями по подключению и настройке устройства временного управления.

Содержание статьи:

Принцип действия реле времени

Электронные приборы представлены конструктивным разнообразием, поэтому рассматривать принцип устройства реле времени следует с учётом каждой конструктивной вариации в отдельности.

Такой выглядит одна из многочисленных конструкций реле времени. По сути, прибор напоминает обычный коммутатор, действие которого, однако, привязано к циклу течения времени

С точки зрения исполняемых действий, на практике используются электромагнитные, пневматические, электронные конструкции и устройства на часовом механизме.

Вариант #1: электромагнитные приборы

Устройства, поддерживающие электромагнитный принцип действия, как правило, предназначены для работы исключительно в схемах с питанием от постоянного тока.

Конструкция электромагнитного реле времени РЭВ-814: 1 – узел неподвижных контактов; 2 – скоба; 3 – демпферный механизм из меди; 4 – угольник; 5 – сердечник обмотки главного контура; 6 – якорь; 7 – подвижные контакты якоря

Диапазон срабатывания по времени обычно составляет 0,07 – 0,11 сек по включению и 0,5 – 1,4 сек по отключению. Конструкция таких реле времени содержит две рабочих обмотки, одна из которых представляет собой короткозамкнутый контур в виде медного кольца.

Когда через основную обмотку проходит электрический ток, отмечается рост магнитного потока. Этим потоком формируется ток короткозамкнутой обмотки, за счёт чего рост магнитного потока основной обмотки ограничивается.

Как результат, формируется временная характеристика движения якоря исполнительного механизма или, иными словами, создаётся выдержка по времени на включение.

Усовершенствованная конструкция реле времени электромагнитного типа. Этой моделью прибора поддерживается коммутация четырёх независимых каналов нагрузки. Вместе с тем по токовым параметрам устройство выглядит слабее старых моделей (+)

Если прекращается подача тока в контур основной обмотки, благодаря эффекту индуктивности, некоторое время остаётся активным магнитное поле короткозамкнутой обмотки. Соответственно, в течение этого времени реле не отключается.

Вариант #2: пневматические устройства

Конструкции на базе пневматических систем – своего рода эксклюзивные устройства. Подобные устройства оснащены специальной механикой замедления – пневматическим демпферным механизмом.

Регулировать время выдержки пневматических реле можно путём уменьшения или увеличения проходного сечения трубки, через которую осуществляется подвод воздуха. Для этих целей конструкции пневматических реле снабжаются регулировочным винтом.

Одна из распространённых конструкций пневматических приборов. Достаточно простое надёжное исполнение. Параметры коммутируемого тока до 16 ампер. В качестве коммутатора используется мини-переключатель на два канала

Диапазон установки временной задержки пневматических реле составляет в среднем 1 – 60 сек. Однако есть экземпляры, перекрывающие этот диапазон практически вдвое. Правда, на практике отмечены небольшие погрешности (около 10%) в плане точности срабатывания по установленным значениям.

Вариант #3: модификации часового типа

Так называемые часовые реле времени нашли широкое применение в электрике. Этот вид приборов нередко используется в конструкциях , предназначенных для защиты цепей напряжением 500 – 10000 вольт. Диапазон выдержки составляет 0,1 – 20 сек.

Принцип действия часовых моделей построен на работе пружины, взводимой механическим приводом (анкером) электромагнита. Коммутация контактных групп часового реле времени выполняется по факту пройденного времени, значение которого ранее было установлено на шкале прибора.

Представитель достаточно древней серии приборов – реле времени с часовым механизмом. Между тем, этот вид устройств показал надёжную безотказную работу в самых разных условиях

Скорость хода механизма устройства напрямую связана с силой тока, протекающего в обмотке электромагнита. Этот фактор позволяет настраивать прибор под исполнение функций защиты. Особенность такой защиты выражается полной независимостью от влияния окружающей температуры.

Вариант #4: электронные реле

Последние несколько лет практически везде, где могут применяться реле времени, на смену устаревшим электромеханическим моделям пришли электронные версии.

Этот вид приборов обладает целым рядом преимуществ:

• малые габариты корпуса;
• высокая точность срабатывания;
• удобный механизм настройки;
• визуальное отображение информации.

Электронные версии действуют, как правило, на основе цифровых импульсных счётчиков. Многие современные приборы построены на высокопроизводительных микропроцессорах. Реле цифровые обычно рассчитаны на коммутацию мало-индуктивных либо неиндуктивных нагрузок.

Современная разработка – цифровое реле, призванное обеспечить коммутацию по времени. Привлекает удобством управления и контроля, гибкой настройкой и внешним видом

Для настройки реле времени цифрового типа достаточно задать нужные временные параметры с помощью функциональных клавиш, размещённых непосредственно на фронтальной панели корпуса.

Настройка обычно доступна в широких пределах по времени, позволяет охватывать не только секунды, минуты, часы, но также дни недели. Для примера можно рассмотреть модель недельного электронного реле – таймера.

Как работает недельный цифровой таймер

Электронный таймер с функциями автоматических включений-отключений может удачно использоваться в схемах управления разными видами устройств.

Так называемое «недельное» реле времени обеспечивает выполнение функций коммутации в соответствии с установленным промежутком времени в рамках недельного цикла. Такие устройства используются в системах .

Например, благодаря прибору открываются возможности:

• коммутировать системы освещения в заданное время;
• запускать или останавливать технологическое оборудование;
• активировать/деактивировать охранные системы.

Прибор небольшой по размерам, имеет несколько функциональных клавиш управления. Применяя системную клавиатуру, пользователь может его легко настраивать (программировать).

Пользовательский функционал цифрового реле времени – панель управления с клавишами установки параметров. Плюс жидкокристаллический дисплей, где отображается вся необходимая информация

Режим программирования активируется нажатием и удержанием кнопки, обозначенной символом «P». Выполнить системный сброс помогает клавиша «Reset». Изменение настроек времени реле осуществляется клавишами установки минут, часов, дней недели при активном режиме программирования.

Стандартной схемой подключения реле времени предусматривается установка одного из двух режимов управления действиями – ручного или автоматического. Удобство настройки реле цифрового типа обеспечивает информационный жидкокристаллический дисплей.

Настройка электронно-механических аналоговых реле

Системы промышленной автоматики, а также различные бытовые модули часто оснащаются электромеханическими устройствами, конструкция которых предусматривает настройку при помощи потенциометров.

Электромеханический тип устройства отсчёта времени с регулировкой параметров потенциометрами. Существуют различные конфигурации подобных приборов, что делает возможным применять их в схемах разной сложности

На передней панели корпуса таких устройств располагается шток потенциометра (или несколько штоков), предназначенный под вращение лезвием отвёртки. По окружности штока (штоков) наносится размеченная шкала значений установки.

Прорезь на штоке под лезвие отвёртки является своеобразным указателем, изменяющим своё положение при вращении штока. Установкой этого указателя напротив определённых значений размеченной шкалы достигается настройка нужного параметра.

Многоканальный прибор электронно-механического типа. Настраивается легко и просто путём вращения потенциометров с помощью отвёртки. На фронтальной панели также имеется светодиодная индикация состояния

Приборы подобного типа (например, NTE8) нашли широкое применение в схемах управления вентиляционными системами, отопительными модулями, приборами искусственного освещения.

Регулировка приборов с цифровой шкалой

Пользование приборами с функциями механической настройки можно продемонстрировать на примере таймера бытового марки REV Ritter, предназначенного для включения в сетевую домашнюю розетку.

Так называемое «розеточное» реле, предназначенное для использования в бытовых условиях. Время действия, как правило, ограничивается суточным диапазоном. Этого времени вполне достаточно для бытового применения

При помощи можно управлять в заданном диапазоне времени практически любой бытовой техникой. Для применения этого суточного таймера достаточно включить устройство в розетку и настроить.

Настройка сопровождается следующими действиями:

1. Поднять все сегменты, расположенные по окружности диска настройки.
2. Опустить только те сегменты, которые соответствуют времени настройки.
3. Поворотом диска настройки выставить указатель диска на текущее время.

Например, если были опущены сегменты между цифрами шкалы 18 и 20, после того, как реле начнёт отсчёт времени, нагрузка будет включена в 18 часов и отключена в 20 часов.

В целом, конструкция механического реле REV Ritter позволяет организовать до 48 включений за полные 24 часа.

Модификация «розеточного» реле времени: 1 – розетка подключения нагрузки; 2 – ручное управление; 3 – шкала, размеченная на 24 часа; 4 – программные сегменты; 5 – указатель текущего времени; 6 – вилка включения в розетку бытовой сети (+)

Вместе с тем, устройство поддерживает функцию внепрограммного включения нагрузки. Для этого имеется отдельная кнопка, расположенная на боковой стороне корпуса. Если пользователь активирует эту кнопку, нагрузка подключается к сети непосредственно, независимо от состояния контактов реле.

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.

Простой вариант реле времени можно сделать собственноручно. Схемы различных самоделок описаны в .

Выводы и полезное видео по теме

В видео-ролике 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.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по работе, выбору, подключению и настройке реле времени? Можете оставлять комментарии к публикации и участвовать в обсуждениях. Форма для связи находится в нижнем блоке.

sovet-ingenera.com

Электромагнитные реле времени с магнитным демпфированием — Студопедия.Нет

 

    Для притяжения или отпускания якоря электромагнитного реле необходимо наличие определенного магнитного потока,значение которого достигается не сразу в момент включения или выключения, а через определенное время. Замедляя нарастание или спад магнитного потока (осуществляется магнитное демпфирование), можно регулировать время срабатывания или отпускания реле.

     Замедление нарастания или спада магнитного потока может быть осуществлено не только схемными, но и конструктивными методами. Чаще всего для этого применяют исполнение магнитной системы с двумя обмотками: рабочей и короткозамкнутой. Короткозамкнутая обмотка, иногда называется демпфирующей, нередко исполняется в виде медно гильзы или медных колец, которые насаживаются на сердечник вместе с рабочей катушкой. Кроме того, иногда используются добавочные обмотки, создающие магнитный поток, противоположный магнитному потоку основной катушки.

    Магнитное демпфирование удобно применять для замедления отпускания реле. Спад магнитного потока происходит при малом рабочем зазоре, т.е. при большой индуктивности системы, что определяет ее большую инертность.

    а) Замедление срабатывания реле.

    Замедление нарастания магнитного потока реле из-за наличия короткозамкнутой обмотки происходит следующим образом. При появлении тока в рабочей обмотке реле начинает зарастать магнитный поток в сердечнике. Изменение магнитного потока влечет за собой появление в короткозамкнутой обмотке (витке) э. д. с., под действием которой образуется ток. Последний создает магнитный поток, направленный противоположно магнитному потоку рабочей обмотки, замедляя при этом скорость увеличения результирующего магнитного потока в рабочем зазоре.Конструктивно короткозамкнутая обмотка нередко выполняется в виде медной втулки, насаживаемой на сердечник концентрически с основной рабочей обмоткой (рисунок 6,а). Иногда короткозамкнутая обмотка (виток) выполняется в виде медного кольца, расположенного у рабочего зазора (рисунок 6,б).Такое расположение короткозамкнутого витка применяют для дополнительного влияния на распределение магнитного потока при переходном процессе. При срабатывании реле магнитный поток, образуемый токами в кольце, направлен навстречу основному потоку, создаваемому током в рабочей обмотке, и как бы отталкивает последний от рабочего зазора. Из-за этого возрастают потоки рассеяния в середине, у корня сердечника и сильно ослабляется поток в рабочем зазоре. В результате усиливается влияние короткозамкнутого витка на время срабатывания реле (одновременно увеличивается время отпускания).

Б) Замедление отпускания реле.

        После отключения рабочей обмотки реле от источника питания убывает магнитный поток в сердечнике. Если имеется короткозамкнутая обмотка (виток), то в ней при изменениимагнитного потока наводится э. д. с. и возникает ток, который создает магнитный поток, препятствующий изменению основного магнитного потока. В результате реле отпускает со значительным замедлением.

    Магнитное демпфирование более удобно применять для замедления отпускания реле, чем для замедления обрабатывания.

Рисунок 6 — Электромагнитные реле с магнитным демпфированием

    а — с медной втулкой; б — с медным кольцом у рабочего зазора

        

    Спад магнитного потока происходит при малом рабочем зазоре, т. е. при большой индуктивности системы, что определяет ее большую инерционность.

    Замедление отпускания реле с помощью короткозамкнутых витков широко применяется на практике. В них получают выдержку времени, от 0,2 до 10 сек.

    Для получения больших выдержек времени необходимо, чтобы в системе был накоплен запас энергии и система была достаточно инерционной. Поэтому рассматриваемые реле времени стараются исполнять с большойм.д.с. так, чтобы,при притянутом якоре имело место насыщение магнитопровода. Кроме того, при насыщении матнитопровода обеспечивается стабильность выдержки времени при колебаниях напряжения питания. Обычно применяют материал с большим значением индукции насыщения, напримерармко-железо. Магнитопровод и катушки имеют большие габариты. Вес реле достигает 5 кг.

    Регулирование выдержки времени осуществляется изменением величины воздушного зазора между якорем и сердечником, изменением натяжения пружины, отрывающей якорь от сердечника, и регулировкой тока в так называемой ссаживающей катушке.

    Воздушный зазор между притянутым якорем и сердечником обычно изменяют в условиях мастерской. Этот зазор осуществляется

путем применения немагнитных прокладок толщиной от 0,05 до 0,5 мм. При уменьшении толщины прокладки увеличивается значение самоиндукции системы, т.е. ее инерционность, и кривая спада магнитного потока становится более пологой. Поэтому для получения больших выдержек времени нужны тонкие прокладки. Однако при очень малой толщине прокладки она может быть повреждена при эксплуатации, а без прокладки якорь будет прилипать к сердечнику. Регулировка выдержки времени путем изменения толщины немагнитной прокладки является грубой.

    Плавную регулировку выдержки времени осуществляютв эксплуатации изменением натяжения пружины якоря. При изменении натяжения пружины меняется значение магнитного поля тока, при котором якорь отрывается от сердечника. Например, если пружина была отрегулирована так, что отрыв якоря реле от сердечника происходил при магнитном потоке Ф₁(рисунок 7), то при уменьшении натяжения пружины якорь будет начинать движение при меньшем значении магнитного потока Ф₂ (рисунок 7), т. е. выдержка времени увеличится (t₂>t₁)

Рисунок 7 — Влияние натяжения пружины якоря на выдержку времени реле с магнитным демпфированием

 

    Однако магнитный поток в системе спадает с течением времени не до нуля, а до некоторого значения Ф_ост. Значение Ф_ост зависит от остаточной индукции и коэрцитивной силы материала магнитопровода. Величина Ф_ост ограничивает возможность увеличения выдержки времени путем уменьшения натяжения пружины якоря. Действительно, предельная выдержка времени соответствует такому натяжению оттягивающей якорь пружины, при котором отпускание якоря происходит при минимальном значении магнитного потока Ф_мин, причем Ф_мин>Ф_ост (рисунок 7). Если пружина натянута так слабо, что отпускание якоря происходит при Ф_мин = Ф_ост, то возможны случаи залипания якоря.

    Для того чтобы уменьшить значение Ф_ост и увеличить возможную выдержку времени, часто применяют третью обмотку. Эта небольшая катушка, обычно называемая ссаживающей, включается так, что создаваемый ею магнитный поток уменьшает магнитный поток рабочей обмотки, снижая, таким образом, кривую спада магнитного потока (рисунок 8). Так как при наличии ссаживающей катушки кривая спадания потока идет ниже, то можно увеличить выдержку времени дальнейшим ослаблением пружины якоря, не опасаясь при этом залипания якоря.

Рисунок 8  — Кривые спадания магнитного потока

1 — без ссаживающей катушки;

2 — с ссаживающей катушкой.

 

    Так как м.д.с. ссаживающей катушки мала, то она оказывает малое влияние на магнитный поток системыпри насыщении магнитопровода. Влияние ссаживающей катушки на магнитный поток системы увеличивается по мере спадания этого потока.

    Путем изменения тока в ссаживающей катушке можно регулировать выдержку времени на расстоянии.

    Перед отпусканием якоря реле должно накопить полный запас магнитной энергии. Поэтому перед отключением рабочей катушки реле она должна некоторое время (иногда до 0,8 сек) находиться под напряжением, с тем чтобы магнитный поток системы, медленно нарастающий при притянутом якоре, успел достичь своего максимального значения. Реле с магнитным демпфированием стараются включать так, чтобы время «зарядки» было не менее половины времени «отпускания».

    Если время зарядки реле будет недостаточным, то время отпускания якоря уменьшается, что иллюстрируют кривые (рисунок 9), где приведены зависимости выдержки времени при отпускании реле от длительности импульса напряжения. Кривые 1 и 2 показывают, что выдержка времени реле с магнитным демпфированием сильно зависит от механической нагрузки якоря.

    Реле времени с магнитным демпфированием предназначены для использования в цепях постоянного тока. Для использования реле в схемах на переменном токерабочую обмотку присоединяют к источнику тока через выпрямители. Обычно применяют полупроводниковые выпрямители. При применении двухполупериодного выпрямления выдержка времени получается примерно такой же, как и при включении в сеть постоянного тока. Добавочный нагрев катушки за счет пульсации тока невелик. При применении однополупериодного выпрямителя выдержка времени уменьшается.

Рисунок 9- Зависимость выдержки времени при отпускании реле от длительности импульса напряжения питания.

 

    в) Реле с быстрым срабатыванием и выдержкой времени при отпускании.

    В реле с магнитным демпфированием, предназначенных для получения значительных выдержек при отпускании якоря, время срабатывания может быть также довольно значительным. Кроме того, после включения реле под напряжение оно должно некоторое время перед применением «заряжаться».

    Время, в течение которого реле приводится в рабочее состояние, часто стремятся уменьшить. С этой целью .применяют либо схемные методы ускорения переходного процесса при включении реле, или несколько изменяют конструкцию реле.

    На рисунке 10, приведены примеры схемного решения вопроса. В схеме рисунок 10(а), в первый момент после включения, напряжение на емкости равно нулю и на обмотку реле приходится все напряжение источника питания, которое подбирается значительно большим номинального для данного реле напряжения. Поэтому магнитный поток растет быстрее и время срабатывания уменьшается. По мере заряда конденсатора напряжение на обмотке реле уменьшается, однако за это время реле успевает сработать.

    В схеме рисунке 10(б), последовательно с обмоткой реле включена лампа накаливания с металлической нитью.

    В холодном состоянии сопротивление нити лампы мало и при замыкании контактов К почти все напряжение U будет приложено к обмотке реле, в результате чего ток в ней быстро растет. При нагреве лампы сопротивление ее нити увеличивается, и через некоторое время на обмотке реле будет нормальное рабочее напряжение.

    На рисунке 10(в,г), приведены конструктивные способы уменьшения влияния короткозамкнутого витка на время срабатывания реле с выдержкой времени при отпускании.

Рисунок 10 — Способы ускорения срабатывания реле с выдержкой времени при отпускании.

 

    Согласно рисунку 10,вместо медной втулки или колец в реле выполняется дополнительная обмотка 1, концы которой выведены наружу и присоединены к полупроводниковому выпрямителю 2. Выпрямитель подсоединен так, что -пропускает токи, возникающие в обмотке 1 только при отпускании реле. При срабатывании реле дополнительная обмотка благодаря большому обратному сопротивлению выпрямителя не оказывает влияния на нарастание магнитного потока в системе. Поэтому реле имеет нормальное время срабатывания и дает выдержку времени при отпускании. Дополнительная обмотка рассчитывается на максимальное напряжение на ее зажимах.

                        (1)

    где w₁— число витков дополнительной обмотки;

       w_o— число витков основной обмотки;

       U -напряжение питания

    В целях более полного использования полезного окна магнитопровода рабочую и вспомогательную обмотки можно соединить последовательно.

    На рисунке 10(г), показано расположение короткозамкнутого витка, выполненного в виде медного кольца 3 у корня сердечника. При срабатывании реле магнитный поток, образуемый током в кольце, смещает результирующий магнитный поток системы к рабочему зазору. Поэтому медное кольцо меньше влияет на время срабатывания реле. При отпускании реле медное кольцо оказывает обычное действие и существенно увеличивает время отпускания реле. (Напомним, что при расположении медного кольца у рабочего зазора замедляется как срабатывание, так и отпускание реле.)

    Реле времени с магнитным демпфированием обычно исполняют так, что магнитопровод насыщается при напряжении, значительно меньшем номинального (при 0,5U_н).Поэтому возможные колебания напряжения от 0,85 U_н до 1,1 U_н не влияют на выдержку времени. Существенное влияние на стабильность выдержки времени оказывает температура, ибо при изменении температуры обмоток происходит изменение их сопротивления. В рабочем диапазоне температур реле обеспечивает выдержку времени с точностью 5-10%.

    Реле времени с магнитным демпфированием предназначены для использования в цепях постоянного тока. Для использования реле в схемах на переменном токе рабочую обмотку присоединяют к источнику тока через выпрямители. При применении двухполупериодного выпрямления выдержка времени получается примерно такой же, как и при включении в сеть постоянного тока.

    Реле времени с магнитным демпфированием применяются в основном в стационарных условиях. В импульсных схемах эти реле стараются не применять.

 

Электронные реле времени

 

        В конденсаторных (электронных) реле времени замедляющая часть представляет собой релаксационный контур, состоящий из сопротивления R и конденсатора С. Иногда эти реле называют релаксационными реле времени.

    В качестве исполнительного органа конденсаторного реле времени обычно используют электромагнитные реле времени. Ввиду малого сопротивления обмоток этих реле они подключаются к релаксационному контуру через промежуточные цепи, собранные либо на газоразрядных приборах (неоновые лампы, накальные тиратроны,тиратроны с холодным катодом), либо на электронных лампах, либо на полупроводниковых триодах.

    Так как в промежуточных цепях конденсаторных реле времени обычно имеются электронные приборы, эти реле еще называют электронными реле времени. Благодаря простате изготовления, дешевизне, возможности получения большой частоты включения и высокой износоустойчивости электронные реле времени получили очень широкое распространение. 

    Количество различных схем конденсаторных реле времени очень велико. Однако во всех этих схемах применяются два варианта контуров. В первом случае незаряженный конденсатор С заряжается от источника питания напряжением U через сопротивление R. При этом напряжение на конденсаторе С изменяется по закону :

                                   (2)

    Через время t₁ после начала заряда конденсатора напряжение на нем становится равным напряжению регулирования U_р1, т.е. напряжению на выходе схемы, при котором срабатывает или отпускает имеющееся в схеме исполнительное реле. При U_c=U_р1 выдержка времени заканчивается.

    Время выдержки в соответствии с (2) определяется выражением:                                           (3)

    Во втором случае конденсатор С, предварительно заряженный до напряжения U_с, разряжается через сопротивление R. При этом напряжение на конденсаторе изменяется по закону:

                                            (4)

    Выдержка времени с момента начала разряда до момента U_c=U_p2 будет:

                                     (5)

    Согласно формулам (4 и 5) выдержка времени зависит от четырех величин U_p,U,C,R.

    Напряжение регулирования U_р для каждой схемы либо бывает постоянным (для схем с газоразрядными приборами), либо находится в функциональной зависимости от напряжения источника питания (для схемс электронными лампами).

    Регулирование выдержки времени, обычно осуществляется изменениемпостоянной времени контура,RC или изменением напряжения питания.Наиболее удобно производить плавное регулирование выдержки времениизменением сопротивления R.Подключения различных емкостей применяется лишь в некоторых конструкциях для изменения диапазоноввыдержки времени.

    Конденсаторное реле на полупроводниковых триодах.

     При практическом осуществлении схем на кристаллических триодахприходится сталкиваться с двумя основными недостатками :

1. Значительная зависимость параметров от температуры и режима;

2. Значительный разброс параметров от образца к образцу.

 

 

Рисунок 11 — Схема конденсаторного реле времени с использованием релейного усилителя на полупроводниковых триодах

 

    На рисунке 11 изображена схема конденсаторного реле времени с использованием релейного усилителя на полупроводниковых триодах. Это реле времени работает на принципе заряда конденсатора. Оно состоит из контура RC, включенного в мостовую схему с диодом Д_о . В выходной диагонали моста и релейного полупроводникового усилителя РУ с коллекторной обратной связью имеется стабилизированный делитель напряжения (U_o,U_н) на кремниевых стабилитронах ДС₁ и ДС₂. Выходной величиной является ток i_н в сопротивлении R_н .

    Схема управления ключом К. При замкнутом ключе К диод Д_о открыт конденсатор С разряжен, триод Т₁ заперт, триод Т ₂ открыт, ток i_н имеет максимальное значение.

    Выдержка времени начинается с момента размыкания ключа К. После размыкания диод Д_о оказывается под обратным напряжением:

U_д= — (U_o – U_с)             (6)

    где U_c – напряжение на конденсаторе С.

    В момент переключения U_с=0 и диод Д_о запирается. Конденсатор начинает заряжаться через сопротивление R. Когда напряжение U_cстановится больше U_о, диод Д_о открывается, ток i_р изменяет направление и начинает увеличиваться по абсолютной величине. Когда ток I_p достигнет определенной величины, релейный усилитель РУ переключается в новое состояние: триод Т₁ открыт, триод Т₂ закрыт. При этом ток I_н принимает минимальное значение, выдержка времени заканчивается.

    Для возвращения системы в исходное положение, необходимо замкнуть ключ К.

    Выдержку времени реле можно определить по приближенной формуле:

                                            (7)

    Получение больших выдержек времени связано с увеличением сопротивления R. Чтобы обеспечить при этом точную и устойчивую работу реле, можно последовательно с конденсатором С включить источник импульсного (коммутирующего) напряжения, амплитуда которого 0,5 ¸ 1 В, что существенно меньше U_о

    Для получения очень больших выдержек времени можно последовательно включить несколько каскадов реле времени, в каждом имеется цепочка RC.

    Для проведения опытов необходимо включить автомат АВ. При этом загорается сигнальное табло ТС. На испытуемом реле устанавливается заданная установка времени. Затем включается тумблер В_n (n₂ и n₂;n₃ и n₃, и т.д. – является одним тумблером), который располагается под данным реле.

    Испытуемое реле готово к работе. Для снятия характеристик теперь необходимо нажать кнопку пуск К_с. При этом подается напряжение на катушку магнитного пускателя К, который при срабатывании замыкает свои контакты. О срабатывании магнитного пускателя сигнализирует лампа ЛС. При замыкании контактов РП, катушка испытываемого реле,запитывается током. Одновременно с запиткой катушки ЭС начинает отсчитывать выдержку времени. Испытуемое замкнет свои контакты через установленную выдержку времени. При этом произойдет запитка катушки промежуточного реле, которое мгновенно сработает. Оно зашунтирует своими контактами катушку ЭС и разорвет цепь питания, о чем будет свидетельствовать потухание лампы ЛС. Электросекундомер будет показывать время срабатывания испытуемого реле. Записав отсчет времени, ЭС следует вернуть в исходное положение.

     На одной и той же установке времени следует проводить 5 опытов, чтобы определить среднее значение времени срабатывания реле. После снятия характеристик данного реле следует выключить тумблер В_n .Испытания других реле проводят аналогично.

 

Содержание отчета:

1.Цель работы.

2.Программа работы.

3.Перечень основных реле времени.

4.Обшие сведения о моторном реле ВС -10

5. Общие сведения о пневматическом реле времени

6. Общие сведения о реле времени с часовым механизмом

7. Общие сведения о электромагнитном реле времени с магнитным демпфированием

8. Общие сведения о электронном реле времени

9. Характеристики испытуемых реле.

 

Контрольные вопросы:

1.Назовите основные виды реле времени.

2.Конструкциямоторного реле времени.

3.Конструкция пневматического реле времени.

4. Конструкция реле времени с часовым механизмом.

5. Конструкция электромагнитного реле времени с магнитным демпфированием.

6. Конструкция электронном реле времени

7. Принцип работы моторного реле времени.

8. Принцип работы пневматического реле времени.

9. Принцип работы реле времени с часовым механизмом.

10. Принцип работы электромагнитного реле времени с магнитным демпфированием.

11. Принцип работы электронном реле времени

 

Лабораторная работа №2

studopedia.net

1.2 Электромеханические реле времени

В схемах защиты и автоматики часто требуется выдержка времени между срабатыванием двух или нескольких аппаратов. При автоматизации технологических процессов также может возникнуть необходимость в определенной временной последовательности операций. Для создания выдержки времени служат электрические аппараты, называемые реле времени. Общими требованиями для реле времени являются:

а) стабильность выдержки времени при колебаниях напряжения, частоты питания, температуры окружающей среды и воздействии других факторов;

б) малые потребляемая мощность, масса и габариты.

Возврат реле в исходное положение происходит, как правило, при его обесточивании. Поэтому коэффициент возврата может быть очень низким.

В зависимости от назначения к реле времени предъявляются раз­личные специфические требования. Для схем автоматического управления электроприводом при большой частоте включений требуются реле с высо­кой механической износостойкостью — до (5-10)-10⁶ срабатываний. Требуемые выдержки времени находятся в пределах 0,25-10 с. К этим реле не предъявляются требования относительно высокой стабильности выдержки времени. Разброс времени срабатывания может достигать 10 %. Реле должны работать в производственных условиях при наличии интенсивных механических воздействий.

Реле для защиты энергосистем должны иметь большую точность выдержки времени. Эти реле работают относительно редко, поэтому к ним не предъявляются особые требования по износостойкости. Износостой­кость реле времени защиты порядка (5-10)-10³ срабатываний. Выдержки времени таких реле составляют 0,1-20 с.

Для автоматизации технологических процессов необходимы реле с большой выдержкой времени — от нескольких минут до нескольких часов. В этом случае, как правило, используются моторные реле времени. В настоящее время созданы также полупроводниковые реле с таким же большим диапазоном выдержки времени.

Увеличение времени срабатывания или отпускания можно достичь воздействием на время трогания и времени движения до момента замыкания или размыкания. Увеличение времени трогания возможно двумя способами: электрическим или магнитным. При электрическом методе реле включают в схемы (рис. 1.4), изменяющие скорость нарастания или спадания тока в его обмотке.

При магнитном методе замедление достигается с помощью различных медных втулок, коротко замкнутых витков и т. п., уменьшающих скорость нарастания или спадания тока в обмотке реле. Втулки или коротко-замкнутые витки насаживают непосредственно на сердечники под обмотку или рядом с ней, у конца пли начала сердечника.

Втулки, надетые на конце сердечника, увеличивают в основном время срабатывания, а надетые на основание — время отпускания.

Для увеличения второй составляющей (времени движения) обычно применяют воздушные и масляные демпферы или часовые механизмы.

Рассмотрим электрические методы замедления срабатывания и от­пускания реле.

а б в г

Рис. 1.4. Электрические методы образования реле времени

На рис. 1.4, а показана схема замедления срабатывания реле с ис­пользованием лампы накаливания, включенной параллельно обмотке реле и добавочного резистора R. В холодном состоянии лампа имеет небольшое сопротивление, поэтому при замыкании ключа К в цепи лампы будет протекать большой ток, на резисторе R будет большое падение напряжения и, следовательно, малое напряжение па обмотке реле.

По мере разогрева нити лампы током сопротивление ее уве­личивается, растет напряжение на обмотке реле, и оно срабатывает с за­медлением.

На рис. 1.4, б показана схема замедления срабатывания реле с помощью шунтирования его обмотки конденсатором С. В этом случае при замыкании ключа К заряд конденсатора происходит по времени. Напряжение заряда конденсатора постепенно возрастает, а время срабатывания реле увеличивается. Эта схема тоже увеличивает время отпускания реле, так как якорь некоторое время остается притянутым за счет энергии, накопленной в конденсаторе.

На рис. 3, в показана схема замедления отпускания реле. После размыкания ключа К через обмотку реле и диод VD некоторое время протекает ток, созданный за счет ЭДС самоиндукции обмотки реле. Этот ток постепенно уменьшается, и реле отключается с замедлением.

В схеме (рис.1,4, г) время отпускания реле увеличивается за счет того что при размыкании ключа К в цепи, состоящей из обмотки реле, кон­денсатора С и резистора R некоторое время сохраняется ток разряда кон­денсатора. Чтобы переходной процесс в этой цепи имел апериодический характер, применяют достаточно большой емкости конденсатор и большой величины резистор R.

Работа реле времени с магнитными демпферами осуществляется следующим образом. При появлении тока в рабочей обмотке реле начинает нарастать магнитный поток в сердечнике. Изменение магнитного потока обусловливает появление в короткозамкнутой обмотке (втулке) ЭДС, под действием которой образуется ток, создающий, в свою очередь, магнитный поток. Новый магнитный поток направлен противоположно магнитному потоку рабочей обмотки и поэтому замедляет скорость увеличения резуль­тирующего потока в рабочем зазоре. Если короткозамкнутая обмотка (втулка) расположена на конце сердечника, то при подаче питания на реле магнитный поток, образуемый токами во втулке, направлен навстречу основному потоку рабочей обмотки и как бы отталкивает его из рабочего зазора. В результате возрастают потоки рассеяния в сердечнике и у основания, а поток в рабочем зазоре сильно ослабляется.

Таким образом, усиливается влияние короткозамкнутой обмотки на время срабатывания реле (одновременно увеличивался время отпускания).

С помощью магнитного демпфирования можно получить выдержку времени при срабатывании реле 0,1- 0,3 с.

Большие выдержки времени получить невозможно, так как нарастание магнитного потока происходит при большом зазоре между якорем и сердечником. Это определяет индуктивность системы, а следовательно, быстрый рост магнитного потока.

Магнитное демпфирование удобно применять для замедления от­пускания реле, так как спад магнитного потока происходит при малом ра­бочем зазоре, т. е. при большой индуктивности системы, что определяет ее большую инерционность и позволяет получить выдержку времени от 0,2 до 10 с.

Для увеличения времени отпускания реле короткозамкнутую обмотку (втулку) располагают у основания сердечника.

При подаче питания на обмотку реле магнитный поток, образуемый током во втулке, смещает результирующий магнитный поток системы к рабочему зазору, поэтому втулка меньше влияет на время срабатывания реле. включения реле. Время срабатывания реле с электромагнитным замедлением очень мало, так как постоянная времени мала из-за большого начального рабочего зазора, и трогание реле происходит при малом значении МДС обмотки. МДС трогания значительно меньше установившегося значения. Это время составляет 0,05-0,2с при наличии короткозамкнутого витка и 0,02-0,05с при его отсутствии. Таким образом, возможности электромагнитного замедления при срабатывании весьма ограничены. Поэтому используются специальные схемы включения электромагнитных реле (рис. 1.5).

Если необходима большая выдержка времени при замыкании конактов, то целесообразна схема с промежуточным реле К (рис. 1.5,а). Обмотка реле времени КТ все время подключена к напряжению через размыкающий контакт реле К. При подаче напряжения на обмотку К последнее размыкает свой контакт и обесточивает реле КТ. Якорь КТ отпадает, и его размыкающие контакты срабатывают с необходимой выдержкой времени, обусловленной временем срабатывания реле К и временем отпускания реле КТ. В схеме (рис. 1.5, б) роль короткозамкнутого витка играет сама намагничивающая обмотка, которая питается через резистор R_доб. Напряжение, приложенное к обмотке, должно быть достаточным для насыщения магнитной цепи при притянутом якоре. При замыкании управляющего контакта 5 обмотка реле закорачивается и обеспечивается медленный спад потока в магнитной цепи. Отсутствие специальной короткозамкнутой обмотки позволяет все окно магнитопровода занять намагничивающей обмоткой и создать большой запас по МДС. При этом выдержка времени неизменна при снижении питающего напряжения на обмотке до 0,5 U_hom. Такая схема широко применяется в электроприводе. Обмотка реле включается параллельно ступени пускового реостата в цепи якоря. При закорачивании этой ступени обмотка реле замыкается, а его контакты с выдержкой времени включают контактор, шунтирующий следующую ступень пускового реостата.

Применение полупроводникового вентиля также позволяет использовать реле без короткозамкнутого витка. При включении обмотки ток через вентиль практически равен нулю. При этом через вентиль протекает ток, определяемый этой ЭДС, активным сопротивлением обмотки и вентиля и индуктивностью обмотки.

Для того чтобы прямое сопротивление вентиля не приводило к уменьшению выдержки времени (растет активное сопротивление коротко-замкнутой цепи), оно должно быть на один-два порядка ниже сопротивления обмотки.

При любых схемах обмотки реле питаются от источника либо по­стоянного, либо переменного тока с мостовой схемой выпрямления.

Реле времени с электромагнитным замедлением.

Конструкция реле с таким замедлением типа РЭВ-800 (рис.1.6) содержит П-образный магнитопровод 1 и якорь 2 с немагнитной прокладкой 3. Маг-нитопровод укрепляется на плите 4 с помощью литого алюминиевого цоколя 5, на котором устанавливается контактная система 6.

На магнитопроводе установлена намагничивающая обмотка 7 и короткозамкнутая обмотка в виде овальной гильзы 8. Усилие возвратной пружины 9 изменяется с помощью регулировочной гайки 10, которая фик­сируется шплинтом.

Д

Рис.1.6 Реле времени с электромагнитным замедлением

ля получения большой выдержки времени при отпускании необходима высокая магнитная проводимость рабочего и паразитного зазоров в замкнутом состоянии магнитной системы. С этой целью все соприкасающиеся детали магнитопровода и якоря тщательно шлифуются. Литой алюминиевый цоколь создает дополнительный коротко-замкнутый виток, увеличивающий выдержку времени. У реальных магнитных материалов после отключения намагничивающей обмотки поток спадает до Ф_ост, который определяется свойствами материала магнитопровода, геометрическими размерами магнитной цепи и магнитной проводимостью рабочего зазора. Чем меньше коэрцитивная сила магнитного материала при заданных размерах магнитной цепи и магнитной проводимости рабочего зазора, тем ниже остаточная индукция, а следовательно, и остаточный поток. При этом возрастает наибольшая выдержка времени, которая может быть получена от реле.

Применение стали с низким значением Н_с позволяет увеличить выдержку времени.

Для получения большой выдержки времени материал магнитопровода должен иметь высокую магнитную проницаемость на ненасыщенном участке кривой намагничивания.

Регулирование выдержки времени. Время срабатывания реле можно плавно регулировать с помощью возвратной пружины 9 (рис. 1.6.) С увеличением сжатия этой пружины увеличивается электромагнитное усилие, необходимое дня трогания якоря и определяемое потоком в магнитной цепи. При большем сжатии пружины поток трогания возрастает. Следовательно, возрастает время трогания.

При разомкнутой магнитной цепи постоянная времени обмотки мала и максимальная выдержка времени также незначительна (около 0,2 с). Выдержка времени значительно увеличивается, если поток трогания близок к установившемуся значению. Однако в этом случае реле работает на пологой части кривой O(t). что вызывает большие разбросы времени срабатывания.

Для получения выдержки времени 1 с и более, необходимо исполь­зовать отпускание якоря. Регулировка выдержки реле при отпускании мо­жет производиться плавно и ступенчато (грубо).

Плавное регулирование выдержки времени производится изменением усилия пружины 11 (рис. 1.6). Эта пружина верхним концом упирается в шайбу 14, которая удерживается шпилькой 15, ввернутой в якорь реле. Нижний конец пружины посредством специальной пластины 16 передает силу через два латунных штифта 12, которые могут свободно перемещаться в отверстиях якоря. Оси латунных штифтов 12 смещены относительно оси пружины. В притянутом положении якоря 2 штифты 12 перемещаются вверх и пружина 11 дополнительно сжимается. Пружина 11 создает основную силу, отрывающую якорь от сердечника. Начальное сжатие пружины изменяется с помощью гайки 13. С увеличением силы пружины 11 электромагнитное усилие, при котором происходит отрыв якоря, увеличивается и возрастает поток отпускания Ф_отп. При этом время отпускания уменьшается (рис.1.7.). Чем меньше сила пружины, тем больше выдержка времени. Следует отметить, что при Ф_отп близком к Ф_ост якорь реле вообще может не отпадать от сердечника.

Возвратная пружина 9 регулируется так, чтобы обеспечить необхо­димое нажатие размыкающих контактов реле и четкий возврат якоря в по­ложение, показанное на рис. 1.6.(после того как якорь оторвется от сердеч­ника).

Грубое регулирование выдержки времени осуществляется изменением толщины немагнитной прокладки 8. Поскольку при притянутом якоре магнитная цепь насыщена, толщина немагнитной прокладки мало сказывается на установившемся потоке. С уменьшением толщины немагнитной прокладки <растет индуктивность катушки при ненасыщенном магнитопроводе и уменьшается скорость спадания магнитного потока. В результате при неизменном усилии пружины 11 (рис.1.6.) выдержка времени увеличивается (рис.1.8.).

Толщину немагнитной прокладки не рекомендуется брать менее 0,1мм. В противном случае при повторно-кратковременном режиме работы якорь расклепывает немагнитную прокладку и толщина ее уменьшается, что ведет к изменению выдержки времени. При толщине прокладки более 0,1мм этим явлением можно пренебречь.

Следует отметить, что электромеханические реле времени достаточно просты по конструкции и обладают большой ударо-, вибро- и изно­состойкостью. Допустимое число включений достигает 600 в час. Они могут использоваться в схемах автоматики и электропривода как реле тока, напряжения и промежуточные. Коэффициент возврата их низок и составляет 0,1-0,3. Короткозамкнутые витки создают электромагнитное замедление как при притяжении, так и при отпускании якоря. Поэтому токовые реле с короткозамкнутым витком не реагируют на кратковременные перегрузки. При кратковременных перегрузках МДС обмотки пропорциональна этим перегрузкам.

Поток в магнитопроводе нарастает с постоянной времени Т_к, опре­деляемой параметрами короткозамкнутого витка L_K /Rk.

Если перегрузка кратковременна и ее длительность t_ПEP<tсp, то поток к моменту t_ПEP не достигнет значения потока срабатывания и якорь останется неподвижным. Если t_ПEP>tсp, то реле сработает. Таким образом, предотвращается отключение нагрузки (двигателя) при больших, но кратковременных токовых перегрузках, не опасных для двигателя.

Промышленностью выпускаются многочисленные модификации реле с электромагнитным замедлением и выдержкой времени при отпускании 0,3-5 с. Современные реле имеют один или два унифицированных контактных узла. Каждый узел имеет один замыкающий и один размыкающий контакты с общей точкой. Постоянный ток включения контактов составляет 10 А при напряжении 110 В и 5 А при 220 В. Ток отключения для индуктивной нагрузки (катушки реле, контакторов) составляет 0,2, для активной 0,5 А.

Реле времени с механическим замедлением

Реле с пневматическим замедлением. В таких реле электромагнит постоянного или переменного тока воздействует на контактную систему через замедляющее устройство в виде пневматического демпфера. Выдержка времени меняется при регулировке этого устройства. Преимуществом такого реле является возможность питания как переменным, так и постоянным током и независимость от напряжения и частоты питания, температуры. Пневматическое реле РВП, применяемое в схемах электропривода станков и других механизмов, показано на рис. 1.9. При срабатывании электромагнита 1 колодка 2 под действием пружины опускается и воздействует на микропереключатель 4. Колонка 2 свя^: зана с резиновой диафрагмой 5 пневма­тического замедлителя. Скорость движения колодки определяется сечением отверстия, через которое засасывается воздух в верхнюю полость замедлите­ля. Выдержка времени регулируется иглой 6, меняющей сечение этого отверстия. Контактная система 7 срабатывает без выдержки времени.

Реле с пневматическим замедлением позволяет регулировать выдержку времени в диапазоне от 0,4 до 180с с точностью ±10 %. Контактная система микропереключателя допускает длительный ток ЗА, ток отключения 0,2 А при переменном напряжении 380 В

Рис. 1.9. Реле времени с пневматическим замедлением.

В замедлителях в виде анкерного механизма его пружина заводится под воздействием электромагнита. Контакты реле приходят в движение лишь после того, как связанный с ними анкерный механизм отсчитает определенное время уставки.

Выдержка времени у этих реле регулируется в пределах от 7 до 17с с точностью ±10% уставки. В реле имеются и нерегулируемые контакты, которые связаны с якорем электромагнита и используются в цепях, не требующих выдержки времени. Реле надежно работают при напряжении питания до 0,85 Uhom. Так как износостойкость анкерного механизма составляет всего 15000 срабатываний, такие реле не применяются при частых включениях. Моторные реле. Для создания выдержки времени 20-30 мин исполь­зуются так называемые моторные реле времени, в состав которых входит электродвигатель с заданной частотой вращения. Промышленностью выпус­каются большие серии этих реле на выдержки времени от 1 с до 26 мин и с различным исполнением контактов

.

Начальное положение кулачка

при обесточенном реле

Рис. 1.10. Моторное реле времени

Рис. 1.11. Кинематическая схема реле времени ЭВ-215

На рис. 1.10 показано устройство моторного реле. Для пуска реле подается напряжение на электромагнит 1 и двигатель 2. С помощью рычага 12 электромагнит без выдержки времени включает муфту 3, 4 и замыкает выходной контакт 5. Через муфту и зубчатую передачу 6 двигатель начинает вращать диски 7 с кулачками 8 и 9, воздействующими на промежуточные кулачки 10 и 11 и выходные контакты 16 и 13. При соприкосновении кулачков 8 и 10 последний поворачивается против часовой стрелки и дает возмож­ность контактной пластине 14 опуститься вниз под действием силы упругости. При этом контакт 16 размыкается. При соприкосновении кулачков 9 и 11 последний поворачивается и освобождает пластину 15, что вызывает замыкание контакта 13. Выдержка времени работы контактов 16 и 13 регулируется путем изменения начального положения дисков 7. При снятии напряжения с реле диски 7 поворачиваются в начальное положение с помощью спираль­ной возвратной пружины 17.

Точность работы реле ± 5 с. Реле позволяет устанавливать различую выдержку времени в пяти независимых цепях. Выходные контакты реле допускают длительный ток 10 А и при переменном токе могут отключать нагрузку мощностью 800 ВА при напряжении 220 В и 100 Вт при том же напряжении и индуктивной нагрузке постоянного тока. Допустимые колебания напряжения составляют (0,9-1,12) U_ном . Износостойкость не менее 1000 циклов. Время возврата не более 1 с.

Реле времени часового (анкерного) механизма. Реле времени предназначено для замедления действия МТЗ с целью обеспечения селективности или избирательности её действия, заключающегося в отключении к ближайшему месту повреждения сети выключателя. Устройство электромагнитного реле времени типа

ЭВ-215 с анкерным часовым механизмом показано на рис. 1.11.

При подаче напряжения на катушку 1 её сердечник втягивается, сжимает пружину 2 и освобождает рычаг 3. Под действием пружины 6 зубчатый сектор 5 поворачивается на оси 4 по часовой стрелке. Шестерня 7 и подвижный контакт 9 будут вращаться в противоположную сторону. Постоянная скорость вращения контакта обеспечивается часовым механизмом 8. Через некоторое время (временя выдержки) контакт 9 замкнет неподвижные контакты 10. Регулируют выдержку времени изменением длины прохождения пути контакта 9 за счет перемещения контактов 10 по шкале выдержек 12, к которой они крепятся винтом 11. Кроме контактов, замыкающихся с выдержкой времени, реле имеет вспомогательные контакты 13,14 мгновенного действия.

Изображение катушки реле времени КТ и его контактов (замыкающего с выдержкой времени при замыкании КТ. 1 размыкающего с выдержкой времени при размыкании КТ.2) показаны на рис. 1.11. В общем случае направление выдержки времени на изображаемом контакте совпадает с направлением «рожек» дуги («рожки» препятствуют движению контакта).

studfiles.net

Испытание электромагнитного реле времени

Цель работы

1. Изучить конструкцию и принцип действия электромагнитных реле времени.

2. Освоить настройку реле типа РВ 235 на заданную выдержку времени.

3. Проверить шкалу уставок реле времени РВ 235.

Основные теоретические положения

Реле времени применяются в схемах релейной защиты и автоматики для создания независимой выдержки времени и обеспечения определенной последовательности работы элементов схемы.

Отечественная промышленность выпускает реле времени с электромагнитным замедлением, пневматическим замедлением, электромагнитные реле времени с часовым или анкерным механизмом, моторные и электронные реле времени.

Реле времени с электромагнитным замедлением применяются только на постоянном токе. Реле этой серии имеют, кроме основной, короткозамкнутую обмотку, которая может иметь всего один виток в виде медной гильзы, надеваемой на сердечник электромагнита. При подаче напряжения на основную обмотку возрастающий магнитный поток пересекает нитки короткозамкнутой обмотки и наводит в ней ЭДС. Магнитный поток, вызванный током короткозамкнутой обмотки, направлен навстречу потоку основной обмотки и снижает его. Скорость нарастания результирующего магнитного потока уменьшается, время трогания якоря увеличивается, чем достигается выдержка времени при включении. Аналогично получается выдержка времени при Отключении реле. Выпускаемые промышленностью реле этой серии имеют выдержку времени при срабатывании от 0,07 до 0,11 с, при отключении — от 0,5 до 1,4 с. Грубая регулировка выдержки времени осуществляется изменением толщины немагнитной прокладки, плавная регулировка натяжением возвратной пружины.

Реле времени с пневматическим замедлением имеет замедляющее устройство в виде пневматического демпфера. Выдержка времени регулируется иглой, изменяющей сечение отверстия, через которое засасывается воздух. Реле с пневматическим замедлением имеют выдержку времени от 0,4 до 180 с, точность срабатывания 10% значения уставки.

В реле с анкерным или часовым механизмом пружина заводится под воздействием электромагнита. Контакты реле приходят в движение лишь после того, как связанный с ними анкерный механизм отсчитает определённое время, установленное на шкале. Выдержка времени регулируется в пределах от 0,1 до 20 с. с точностью 10% уставки.

Реле времени моторные предназначены для создания выдержки времени от 10 с до нескольких часов с числом управляемых цепей до 16. Реле имеют синхронный электродвигатель, редуктор, электромагнит для сцепления и расцепления двигателя с редуктором, контактное устройство. На базе таких реле созданы программные реле времени, например, типа 2РВМ.

Работа электронных реле времени основана на использовании переходных процессов в разрядном контуре RС. Регулирование выдержки времени (от нескольких миллисекунд до десятков секунд) в этих реле достигается с помощью изменения параметров R и С разрядного контура.

В работе испытывается реле времени серии РВ 235. Промышленность выпускает реле времени серий РВ 100 и РВ 200 нескольких типоразмеров. Реле серии РВ 100 предназначены для работы в цепях постоянного тока при номинальном напряжении 24-220В и обеспечивают выдержку времени в диапазоне от 0,1 до 20 с.

Реле времени серии РВ 200 предназначены для работы в цепях переменного тока при номинальном напряжении от 100 до 380В и обеспечивают выдержку времени также в диапазоне 0,1-20 с. Они отличаются от реле времени серии РВ 100 только конструкцией электромагнита и передаточных звеньев, позволяющими создавать большие усилия нажатия контактов.

Реле РВ 235 имеет замыкающий и размыкающий контакты без выдержки времени, а также замыкающий и проскальзывающий контакты с выдержкой времени при возврате. При подаче напряжения на катушку якорь притягивается, срабатывают контакты без выдержки времени и взводится анкерный механизм. Контакты, работающие с выдержкой времени, связаны с анкерным механизмом и приходят в движение после того, как катушка реле потеряет питание. С этого момента начинается отсчет времени. Изменение уставок времени срабатывания производится перемещением неподвижных конечных и неподвижных проскальзывающих контактов по шкале часового механизма. Защита от вибрации контактов осуществляется с помощью короткозамкнутого витка на ярме магнитопровода.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться на стенде с приборами и аппаратами, необходимыми для испытания реле времени. В работе испытывается только реле времени серии РВ 235.

Рис.3.1 Схема испытания реле времени РВ 235

2. Изучить схему испытания реле РВ 235, приведенную в методических указаниях (рис.3.1).

3. Снять крышку реле времени, установить уставку времени t_y=1с. Установить рукоятку переключателя работ на стенде в положение 3, подать питание на стенд, включив автомат «сеть». Включить тумблер

S1 и установить ЛАТРом напряжение на катушке реле времени, равное номинальному значению, Uном=22О В. Реле при этом сработает. В течение всех опытов напряжение на катушке реле времени остается неизменным.

4. Включить тумблер S2, секундомер при этом не включается, так как его обмотка зашунтирована контактом 1КТ. 3атем отключить тумблер S1, катушка реле КТ теряет питание, замыкающий контакт 1КТ размыкается, и секундомер начинает отсчитывать выдержку времени. По истечении выдержки времени, равной уставке, замыкается контакт 2КТ и секундомер отключается.

Опыт проводится для трех уставок времени, заданных преподавателем, в трехкратной повторности. Результаты опытов занести в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Уставка времени по шкале, tуст,с	Выдержка времени				Относительная погрешность, %
	t1,с	t2,с	t3,с	tср,с
1
2
3

По результатам трех повторностей определить среднее значение времени срабатывания реле и подсчитать относительную погрешность измерений для каждого опыта

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назначение реле времени.

2. Назовите основные типы реле времени, их особенности.

3. Устройство и принцип действия реле серии РВ 100 и РВ 200.

4. Как устанавливается уставка выдержки времени на реле РВ 235?

5. Объясните принцип работы схемы, приведённой на рис. 3.1.

б. Как определяется погрешность изучаемого реле времени?

7. Каким образом устраняется вибрация контактов реле времени переменного тока?

Лабораторная работа №4

studfiles.net

Реле времени, работа реле времени, схема реле времени

      Здравствуйте! Реле времени — это устройство, формирующее выходной сигнал с определенной регулируемой задержкой после получения команды на входе. Применяются эти устройства повсеместно, начиная с таймеров бытовых и кухонных приборов, и заканчивая элементами систем управления космических летательных аппаратов. По этой причине неуместно вести разговор о сфере их применения.

Разновидности реле времени

     Общепринятая классификация реле основывается на принципе формирования временной задержки, или времени срабатывания реле. По этому признаку можно определить следующие типы реле времени:

• Электромагнитные. В них временная задержка обеспечивается конструктивными особенностями электромагнитной системы самого реле.

• Пневматические. Здесь задержка определена временем заполнения специальной воздушной камеры.

• С часовым механизмом. Время задержки отсчитывается анкерным часовым устройством.

• Моторные. Время определяется поворотом диска, вращаемого электродвигателем с редуктором.

• Электронные. Времязадающим устройством служит электронная схема.

     Остановимся подробнее на конструкции, принципе работы и особенностях применения различных типов реле.

Электромагнитные реле времени.

     Конструктивно это обыкновенные электромагнитные реле, состоящие из стального сердечника с катушкой и якоря, который перемещает траверсу с закрепленными на ней пластинами подвижных контактов. Отличает их наличие медных демпфирующих шайб, установленных на сердечник вместе с катушкой и представляющих собой дополнительные короткозамкнутые обмотки. Питаются такие реле только от сети постоянного тока.

     Рассмотрим порядок работы реле. При включении катушки в цепь питания, в сердечнике начинает нарастать магнитный поток, наводящий ЭДС в короткозамкнутой обмотке. В результате, по демпфирующей шайбе начинает протекать ток, который, создает в сердечнике противоположный по направлению магнитный поток, замедляющий процесс его намагничивания. Благодаря этому, полное намагничивание сердечника и притягивание якоря происходят с некоторой задержкой по времени. Величина задержки регулируется путем установки дополнительных шайб. Выше описан процесс задержки при срабатывании. При отпускании идет обратный процесс, вызывающий задержку возврата реле.

     Если необходимо срабатывание с выдержкой времени, демпфирующие шайбы устанавливаются на сердечник со стороны цоколя, перед катушкой. В реле возврата с выдержкой времени, вначале ставится катушка, затем шайбы, ближе к рабочему зазору.

     Применение реле такого типа всегда было ограниченным, ввиду следующих особенностей:

• Маленький диапазон регулирования задержки. На срабатывание — от 0,07 до 0,14 секунды. На возврат — от 0,5 до 1,4 секунды.

• Возможна только дискретная регулировка путем установки шайб.

• Оперативное регулирование исключается.

     Реле использовались в схемах управления высоковольтных выключателей на постоянном оперативном токе и обеспечивали требуемую последовательность работы коммутационных аппаратов.

Пневматические реле времени.

     Конструкция содержит электромагнитный привод. На неподвижной части стального магнитопровода расположена катушка. Якорь в обесточенном состоянии реле образует воздушный зазор за счет усилия пружины. Орган реле, обеспечивающий задержку, выполнен в виде съемной приставки. Реле комплектуется одной или двумя приставками. Сама приставка представляет собой воздушную камеру, разделенную на две части эластичной диафрагмой. Верхняя часть камеры является рабочей, она соединена с атмосферой небольшим отверстием, размер которого регулируется винтом. Также имеется обратный клапан, работающий только на выпуск и обеспечивающий взвод диафрагмы. Диафрагма соединена с подпружиненным штоком, который контактирует с якорем электромагнита.

     Порядок работы реле следующий. При отключенном питании катушки, якорь под воздействием пружины прижимает шток приставки, обеспечивая взведенное положение диафрагмы, т.е. перемещает ее к верхней стенке камеры, выдавливая из нее воздух. При срабатывании реле, якорь подтягивается к неподвижному сердечнику, при этом освобождая шток мембраны. Шток, под воздействием возвратной пружины, стремится вернуть диафрагму в нейтральное положение, чему препятствует возникающее разрежение воздуха в камере. Происходит подсос воздуха из атмосферы через калиброванное отверстие.

     По заполнению камеры, диафрагма возвращается в нейтральную позицию, воздействуя при этом на микровыключатель посредством рычага на штоке. Таким образом, контакты переключаются с выдержкой времени после срабатывания реле. Время задержки регулируется винтом, изменяющим сечение отверстия рабочей камеры.

Реле времени с анкерным механизмом.

     В основе конструкции этого устройства — обычный часовой механизм с анкером, приводимый в действие ленточной пружиной. Основу самого реле составляет все та же электромагнитная система, подвижный якорь которой связан с механизмом взвода пружины. На лицевой стороне реле находится круглая шкала, проградуированная в секундах. По периметру шкалы расположены неподвижные контакты, фиксация которых в определенном месте шкалы обеспечивает требуемую выдержку времени. Одна пара неподвижных контактов является конечной, перед ней могут располагаться импульсные (или проскальзывающие) контакты. Поверх шкалы, на оси часового механизма закреплен подвижный контакт.

     Исходным является состояние, при котором катушка находится под напряжением, якорь поджат, пружина часов взведена. При разрыве цепи питания катушки происходит возврат якоря. Пружина часов освобождается, запускается анкерный механизм. Подвижный контакт, вращаясь вместе с осью механизма, сначала кратковременно замыкает находящиеся на его пути импульсные контакты, затем, упираясь в конечные контакты, замыкает их и останавливается.

     Различные варианты этого типа реле позволяют выставлять уставки от 0,1 до 20 секунд. Примечание. Уставкой называется выставляемое на реле пороговое значение параметра, при достижении которого происходит срабатывание.

     До наступления эры электронных реле времени, устройства с анкерным механизмом задержки имели наиболее широкое применение в силу ряда их преимуществ:

• Высокая точность отсчета времени

• Простота и наглядность настройки

• Возможность оперативно перестраивать реле, не выводя оборудование из работы.

Моторные реле времени.

     Реле состоит из электродвигателя (чаще всего синхронного), редуктора, который передает вращательный момент на главную ось. На оси расположен диск, являющийся частью кулачкового механизма.

     При включении реле запускается электродвигатель. Одновременно с этим, вспомогательный электромагнит, перемещая выходную шестерню редуктора, вводит ее в зацепление с шестерней главной оси. Ось с закрепленным на ней диском начинает вращение, которое продолжается, пока специальный выступ на боковой поверхности диска не встретится с неподвижным кулачком. Это вызывает срабатывание контактной группы, связанной с кулачком и возвращает реле в исходное состояние.

      В зависимости от типа реле, на оси могут располагаться несколько дисков, каждый из которых, имея свой кулачок, отрабатывает свою независимую выдержку времени. Очевидно, что максимальная выдержка времени определяется одним оборотом диска. Диапазон выдержек времени, доступных данному типу реле – от 0,2 секунд, до 60 часов.

     Реле широко используется в случаях, когда требуется большая выдержка времени.

Электронные реле времени.

     Первые образцы реле, построенные на электронных компонентах, содержали транзисторы, а времязадающими элементами служили RC – цепи. То есть, время выдержки определялось регулируемым временем заряда конденсатора. Такие схемы встречаются сейчас, только как радиолюбительские.

     Развитие цифровых технологий в корне изменило подходы к решению задачи. В качестве времязадающих узлов сегодня используются высокостабильные кварцевые генераторы, колебания которых управляют цифровыми устройствами, формирующими необходимые сигналы через заданные промежутки времени путем подсчета количества импульсов.

     Электронные реле времени, входящие в линейку продуктов ведущих электротехнических компаний построены на основе интегральных микроконтроллеров, способных реализовать практически любой заданный алгоритм работы. В качестве примера приведем технические характеристики изделия одного из ведущих производителей:

• Напряжение питания от 12 до 240 Вольт AC/DC

• Устанавливаемая выдержка времени от 0,05 секунд до 100 часов

• Погрешность измерения времени не превышает 0,05%

• Уставка оперативно выставляется на передней панели прибора.

      И все это вмещается в устройстве, которое крепится на DIN – рейку и по размеру не превышает обычный автоматический выключатель.

teplosniks.ru