Реле времени: принцип работы, схема подключения и рекомендации по настройке

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.

Основные виды реле и их назначение

Производители настраивают современные коммутационные устройства таким образом, чтобы срабатывание происходило только при определенных условиях, например, при увеличении силы тока, поступающего на входные клеммы КУ. Ниже мы вкратце рассмотрим основные виды соленоидов и их назначение.

Электромагнитные реле

Электромагнитное реле – это электромеханическое коммутационное устройство, принцип действия которого основан на воздействии магнитного поля, созданного током в статичной обмотке, на якорь. Этот вид КУ разделяется собственно на электромагнитные (нейтральные) устройства, которые реагируют лишь на значение тока, подаваемого на обмотку, и поляризованные, работа которых зависит как от токовой величины, так и от полярности.

Принцип работы электромагнитного соленоида

Используемые в промышленном оборудовании электромагнитные реле находятся на промежуточной позиции между сильноточными устройствами (магнитными пускателями, контакторами и т.д.) и слаботочным оборудованием. Наиболее часто данный вид реле применяется в цепях управления.

Реле переменного тока

Срабатывание этого вида реле, как видно из названия, происходит при подаче на обмотку переменного тока определенной частоты. Данное коммутирующее устройство для переменного тока с контролем перехода фазы через ноль или без такового, представляет собой блок из тиристоров, выпрямительных диодов и управляющих схем. Реле переменного тока могут быть выполнены в виде модулей на основе трансформаторной или оптической развязки. Данные КУ применяются в сетях переменного тока с максимальным напряжением 1,6 кВ и средним током нагрузки до 320 A.

Промежуточное реле 220 В

Иногда работа электросети и приборов не возможна без использования промежуточного реле на 220 В. Обычно КУ данного типа применяется, если необходимо разомкнуть или разомкнуть разнонаправленные контакты цепи. К примеру, если используется осветительный прибор с датчиком движения, то один проводник присоединяется к сенсору, а другой подводит электроэнергию к светильнику.

Реле переменного тока широко применяются в промышленном оборудовании и бытовой технике

Работает это таким образом:

1. подача тока на первое коммутационное устройство;
2. от контактов первого КУ ток поступает на следующее реле, которое имеет более высокие характеристики, чем у предыдущего и способно выдерживать токи с высокими значениями.

С каждым годом реле становятся эффективней и компактней

Функции малогабаритного реле переменного тока с напряжением 220 В весьма разнообразны и широко используются в качестве вспомогательного устройства в самых различных областях. Данный вид КУ применяется в тех случаях, когда основное реле не справляется со своей задачей или же при большом количестве управляемых сетей которые уже не в состоянии обслужить головное устройство.

Промежуточное коммутационное устройство применяется в промышленном и медицинском оборудовании, транспорте, холодильном оборудовании, телевизорах и прочей бытовой технике.

Реле постоянного тока

Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные. Отличие между ними состоит в том, что поляризованные КУ постоянного тока чувствительны к полярности подаваемого напряжения. Якорь коммутационного устройства меняет направление движения в зависимости от полюсов питания. Нейтральные электромагнитные реле постоянного тока не зависят от полярности напряжения.

Электромагнитные КУ постоянного тока в основном используют, когда нет возможности подключения к электрической сети переменного тока.

Четырехконтактное автомобильное реле

К недостаткам соленоидов постоянного тока относят необходимость использования блока питания и более высокую стоимость в сравнении с КУ переменного тока.

Данное видео демонстрирует схему подключения и объясняет принцип работы 4 контактного реле:

Watch this video on YouTube

Электронное реле

Электронное реле управления в схеме прибора

Разобравшись с тем, что такое токовое реле, рассмотрим электронный тип этого устройства. Конструкция и принцип действия электронных реле практически те же, что и в электромеханических КУ. Однако, для выполнения необходимых функций в электронном устройстве используется полупроводниковый диод. В современных транспортных средствах большинство функций реле и переключателей выполняют электронные релейные блоки управления и на данный момент невозможно полностью от них отказаться. Так, например, блок электронных реле позволяет контролировать расход энергии, величину напряжения на клеммах аккумуляторных батарей, управлять системой освещения и т.д.

Принцип работы и области применения

Электромагнитное реле времени потребляет мало электроэнергии

Самый простой пример, позволяющий понять принцип работы реле, – заведенный на определенное время механический или электронный будильник. Для получения полноценного таймера к нему добавляется исполнительное устройство, выполняющее нужную функцию – подачу питания на люстру или вентилятор, например. Порядок работы такого реле:

1. Как только установленный на таймере (часах) временной интервал истек, сигнал управления поступает на катушку реле.
2. Сразу вслед за этим его рабочие контакты размыкают или замыкают питающую цепь.
3. В результате отключается или включается подсоединенный к ней прибор.

В реальных устройствах подобный режим работы реализуется с учетом заранее заданной задержки по времени.

Таймеры различного типа широко применяются для управления функционированием промышленных установок, а также при включении и отключении бытовых приборов. В качестве коммутируемых домашних нагрузок обычно используются:

• осветительные приборы любого класса;
• различные образцы климатического оборудования;
• вентиляционные системы и подобные им устройства.

Перед тем как сделать таймер включения и выключения электроприборов своими руками, потребуется ознакомиться с разновидностями этих устройств.

Схема и принцип работы электромагнитного реле

Рассмотрим, как устроен этот механизм изнутри.

1. В катушке индуктивности находится подвижный стальной якорь.
2. Когда на катушку подается напряжение, вокруг нее образуется электромагнитное поле, которое притягивает этот якорь к катушке.
3. Частота и время подачи напряжения регулируется электрическим или механическим способом.

Структура прибора состоит из трех основных элементов:

1. Воспринимающий или первичный — по сути это обмотка катушки. Здесь импульс преобразуется в электромагнитную силу.
2. Замедляющий или промежуточный — стальной якорь с возвратной пружиной и контактами. Здесь исполнительный механизм приводится в рабочее состояние.
3. Исполнительный — в этой части контактной группой оказывается непосредственное воздействие на силовое оборудование.

РВ с задержкой выключения 220в с 3 лучших устройства с алиэкспресс

Покупка реле на портале алиэкспресс экономит деньги. Мы приводим три лучших устройства на этом сервисе.

Номер в рейтинге	Название	Плюсы	Недостатки
Первый	Digital LED Display Time Delay Relay Module Board DC 12V Control Programmable Timer Switch Trigger Cycle Module With Case	Цифрой индикатор, наличие корпуса	Для управления устройствами 220В нужно промежуточное реле
Второй	AC 220V H3Y-2 Power On Time Delay Relay Solid State Timer 1.0~30 Min Socket Base	Возможность работать в сети 220 В, удобная настройка	Предельное время задержки 30 мин
Третий	Programmable Delay Relay DH48S-S with socket base	Неограниченное время выдержек, наличие корпуса, возможность дистанционной настройки	Цена

Первый, второй и третий номер в нашем рейтинге реле

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.

Подключаем реле времени к магнитному реле

Подобная коммутация применяется при необходимости запуска электродвигателя или другого мощного оборудования. Ведь само реле времени не способно выдержать более 16 А. Для начала необходимо закрепить оба устройства так, чтобы фиксация была максимальной, а расположение не имело отклонений более чем на 10 градусов. Сама коммутация должна выглядеть следующим образом.

На РВ имеется 5 пронумерованных контактов – два сверху и 3 снизу. Фазный провод одновременно идет на клеммы 1, 4 и один из выводов группы магнитного пускателя. Выход из контакта 5 направляется на катушку. Именно она отвечает за срабатывание магнитного пускателя.

Траектория нулевого провода – клемма 2, вторая сторона катушки и нагрузка. Конечно, РВ могут отличаться одно от другого. На рисунке ниже можно увидеть немного другой способ коммутации.

Разобравшись, как подключить реле времени к пускателю, можно переходить к освещению. Рассмотрим этот вопрос подробно.

Принципы работы

Принцип работы механического РВ заключается в том, что поворот регулятора таймера воздействует на положение контактов, которые смыкаются или размыкаются, в результате чего происходит замыкание или размыкание электрической цепи. В течение определенного времени контакты возвращаются в первоначальное положение. Временной интервал находится в прямой зависимости от того, на сколько градусов повернут регулятор. В электромагнитных устройствах имеется дополнительная короткозамкнутая обмотка с медной гильзой, создающая магнитный поток, который является препятствием для нарастания основного потока.

Будет интересно Особенности электромагнитного реле

Это приводит к тому, что реле включается спустя определенный промежуток времени. В электронных реле времени таймер представляет собой микросхему, программируемую разными импульсами, возникающими после нажатия клавиш на пульте управления устройства. Если схемой предусмотрен выход для подключения к компьютеру, то реле является интеллектуальным и может иметь около 40 групп, предназначенных для подключения различных устройств. Это расширяет возможности программирования режимов.

Механическое реле времени

Запуск нагрузки кнопкой на заданное время

По просьбе читателя Сергея публикуем схему, реализовав которую, появится возможность запускать нажатием кнопки исполнительное устройство на заданное время. Например, двигатель. Устройство задержки РВО-П2-15 выбрано случайным образом, подойдет любое другое со сходными параметрами.

Схема простая и приводится без пояснений:

Для правильной работы РВО-П2-15, необходимо выполнить его настройку согласно паспорту:

1. Чтобы устройство задержки включалось одновременно с подачей питания, необходимо DIP-переключатель 4 перевести в положение 2.
2. DIP-переключателями 1–3 выбрать диапазон времени.
3. Установить заданное время выдержки.

Настройка электромеханических приспособлений

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

Вам это будет интересно Особенности присвоения 4 группы по электробезопасности

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

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

Характеристики реле времени

Логическая классификация свойств приборов идёт по четырём направлениям:

1. Диапазон времён выдержки. Сегодня параметр варьируется в безграничных пределах: в сторону увеличения и уменьшения времени.
2. Стабильность работы. Параметр больше касается электронных реле. Подразумевает способность прибора выполнять функции при изменении напряжения питания. Понятно, что в автоматических выключателях при 240 В срабатывание произойдёт раньше, нежели при 220 В при одинаковом токе. Это прямо следует из закона Джоуля-Ленца (тепловая мощность вычисляется как произведение тока на вольтаж).
3. Долговечность. Обычно измеряется в циклах включения и выключения.
4. Для электронных приборов: потребляемая мощность.

Даже биметаллическая пластина, не являющаяся электрическим прибором, рассеивает мощность за счёт теплоты. Долго проработает автоматический выключатель на заданном режиме, и энергия продолжит утекать в пространство. Причём срабатывания не произойдёт. С подобными потерями мирятся ввиду экономичности конструкции. Если брать электрочайники, там через биметаллическую пластину даже ток не протекает: чувствительный элемент стоит под кнопкой и обтекается паром. В результате в нужный момент подогрев выключается, а вода успевает закипеть. Выходит, одинаковые физические принципы используются по-разному:

1. В случае с пускозащитными реле холодильников и автоматическими выключателями через биметаллическую пластину течёт ток, вступает в действие закон Джоуля-Ленца.
2. Электрочайник обогревает сенсор опосредованно, от поднимающегося над водой пара.
3. В составе балласта ламп дневного света биметаллическая пластина подогревается тепловой энергией, образующейся в небольшой газоразрядной колбе.
4. В утюге и масляном обогревателе биметаллическая пластина крепится непосредственно возле спирали и служит для управления подачей питания.

Схема задержки времени реле

Скажете, примеры к реле времени имеют мало отношения, а мы ответим, что упомянутые вещи позволяют глубже понять принцип организации рассматриваемых сегодня приборов. Человек с гораздо большим интересом относится к явлениям, которые он понимает. Характеристики реле времени дополняются списком параметров:

Число значений срабатывания. Параметр не актуален для большей части бытовой техники.
Количество переключающих контактов

Оговаривается для одновременного управления несколькими приборами, плюс в случае трёхфазных цепей, когда требуется убрать питающее напряжение одновременно со всех линий.
При выборе таймеров в распределительный щиток обращайте внимание на возможность установки на DIN-рейку.
Нормальное положение контактов: замкнуты или разомкнуты. Реле способны включать или выключать питание.
Электрические реле характеризуются пропускаемой мощностью

Для автоматических включателей это номинальный ток и предельный отключающий ток. Второй параметр касается разрушающего режима в условиях неконтролируемого роста мощности, когда реле еще способно функционировать. Для автоматических выключателей порядок цифр порой составляет тысячи ампер, и возникновение такой ситуации характеризуется как нештатное и маловероятное.
Электрические реле выпускаются для постоянного и переменного тока. Для высоких напряжений применяются различные методы для гашения искры. Описано в обзоре про автоматические выключатели.

Электрическое реле

Настройка электронно-механических аналоговых реле

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

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.

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 розетки с таймером 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.

Советы по монтажу и настройке

Перед тем как производить монтаж, заранее определитесь в какой сети вы будете работать (например, трехфазной или однофазной).
Немаловажно также точно знать, какая нагрузка будет требовать включения или отключения.
Уже после того, как вы будете точно знать, чего вы хотите, смело идите в магазин и покупайте соответствующий прибор.
Перед тем как вы установите прибор и обесточите освещение, проверьте правильно ли работает устройство: подключите к нему шнур с вилкой и выставьте минимальное время для срабатывания. Напряжение на контактах выхода проверьте тестером.
При установке к DIN-рейке плотно затягивайте болты, чтобы исключить нагревание прибора, его поломку или даже возникновение пожара.
Помните, что максимальная влажность, при которой прибор способен работать исправно — не более 80%, и температура от 10-50 градусов.

Настройка

• Настройка таймера в приборе зависит от того, какой тип устройства перед нами. Если мы имеем дело с механическим реле, то его настройка состоит просто в переключении положений согласно надписи.
• В электронном же, есть меню, через которое и осуществляются все настройки. Как правило ее начинают с установки дня недели и текущего времени, и затем уже программируют само устройство.
• Если это электромеханическое реле, то настраивают его с помощью специальных измерительных приборов — потенциометров.

Схема подключения

Как правило, подключение реле исключает использование сложных схем. Главное, как было сказано, знать какая нагрузка будет требоваться.

Рассмотрим самую простую схему:

1. Строго вертикально и достаточно плотно закрепите устройство на стене.
2. Снимите крышку и заземлите реле.
3. Подключите электрическую сеть к контактам (см. рисунок)
4. Контакты 1 и 2 — предназначены для подачи напряжения в 220 Вольт.
5. Обозначение 4 — используется для подачи фазы от электрического щита и способна коммутироваться с 3 и 5.
6. 4 и 5 — нормально открытые, тогда как 3 и 4 — нормально замкнутые.

Электронные реле времени

Первоначально в таких реле использовались переходные процессы в разрядных RC или RL контурах. С появлением недорогих микроконтроллеров стало возможным необходимую задержку включения программировать.

Ещё одно интересное видео о реле времени:

Для чего используются

Применение реле времени распространено в бытовых условиях. Например, при работе кондиционера могут потребоваться действия, осуществляемые циклически, через определённые промежутки времени. Например, охлаждение или подогрев (в зависимости от погодных условий), которые выполняются с часовым перерывом.

Переключатель поможет подогреть пищу перед обедом. Если хозяин оставляет дом на некоторое время в течение холодного сезона, ему лучше выключить отопление. Но если он делает это всего на пару дней, он может организовать его периодическое включение с минимальными параметрами.

Таймер розеточного типаИсточник sovet-ingenera.com

Реле времени позволяет организовать управление любыми бытовыми устройствами, которые работают от электрического тока, установить нужный владельцу режим работы. Таймеры также широко применяются для управления различными промышленными процессами, обеспечивая точное соблюдения временной последовательности действий.

Можно привести другие примеры использования:

• При использовании рекламы со светодиодным освещением можно определять режим её показа.
• Те, кто ведут сельскохозяйственные работы, могут с помощью такого прибора управлять устройствами для полива.
• Таймер позволяет обеспечить работу уличного освещения в соответствии с запланированным распорядком.
• Выключатель света с таймером можно запрограммировать для управления обеспечением жизнедеятельности рыбок в аквариуме.
• В помещении можно поддерживать микроклимат на комфортном уровне при наличии соответствующих бытовых приборов.
• С помощью таймера можно управлять работой системы отопления.
• Это устройство можно использовать при организации охранных мероприятий.

Если хозяева квартиры уехали в отпуск, с помощью реле времени можно обеспечить эффект присутствия жильцов в доме. Например, таймер может включать свет в заданное время до тех пор, пока люди не вернутся.

В некоторых реле времени возможно управление со смартфонаИсточник sovet-ingenera.com

Что следует знать для чувствительной экономии на уличном освещении

Само по себе реле времени не даст такого эффекта, который хотелось бы видеть владельцу – счета по электричеству за уличное освещение убавятся незначительно. Это неудивительно, ведь РВ будет включать его вечером и отключать утром. Возникает вопрос: зачем лампы светят, когда во дворе никого нет? Оправданным решением будет коммутация реле времени с датчиком движения. При таком подключении РВ будет подавать напряжение, но при отсутствии людей во дворе до светильников оно доходить не будет. Однако, едва в поле «зрения» датчика движения появляется человек, цепь замыкается и фонари включаются.

Также можно продумать, как подключить реле времени в паре с датчиком звука. Ведь никто не может передвигаться бесшумно, это противоестественно. Тем более ночью, когда звуки слышны более отчетливо. Подобные доработки РВ дополнительными датчиками позволят сэкономить до 70-80 % расходуемой электроэнергии, что чувствительно отразится на счетах от энергосбытовой или обслуживающей компании.