Laiko relė: veikimo principas, prijungimo schema ir nustatymo rekomendacijos

Įrenginys, suveikiantis pasibaigus nustatytam laiko intervalui, vadinamas laiko rele – prietaisas plačiai naudojamas elektrotechnikoje, elektrikoje, elektronikoje. Dėl jo naudojimo schemų sprendimuose galima įgyvendinti lankstesnes įvairios technikos ir aparatų valdymo funkcijas.

Atsižvelgiant į prietaiso konstrukciją ir veikimo principą, galima organizuoti įvairaus sudėtingumo elektros schemas.

Siūlome išsiaiškinti, kokie yra laiko relių tipai, kokia jų darbo ir taikymo specifika. Teorinė medžiaga papildyta praktinėmis rekomendacijomis, kaip prijungti ir sureguliuoti laiko valdymo įrenginį.

Laiko relės veikimo principas

Elektroniniai prietaisai pasižymi konstrukcine įvairove, todėl laiko relės įrenginio principą reikia nagrinėti atsižvelgiant į kiekvieną konstrukcinį variantą atskirai.

Taip atrodo viena iš daugybės laiko relių konstrukcijų. Iš esmės prietaisas primena įprastą komutatorių, tačiau jo veikimas yra susietas su laiko tėkmės ciklu.

Pagal atliekamus veiksmus praktikoje naudojamos elektromagnetinės, pneumatinės, elektroninės konstrukcijos ir įrenginiai su laikrodžio mechanizmu.

Variantas #1: elektromagnetiniai prietaisai

Prietaisai, palaikantys elektromagnetinį veikimo principą, paprastai yra skirti dirbti tik nuolatinės srovės maitinimo schemose.

Elektromagnetinės laiko relės REV-814 konstrukcija: 1 – nejudamų kontaktų mazgas; 2 – apkaba; 3 – varinis amortizatorinis mechanizmas; 4 – kampainis; 5 – pagrindinės grandinės apvijos šerdis; 6 – inkaras; 7 – judamieji inkaro kontaktai.

Laiko suveikimo diapazonas paprastai yra 0,07 – 0,11 sek. įjungimui ir 0,5 – 1,4 sek. išjungimui. Tokių laiko relių konstrukciją sudaro dvi darbinės apvijos, iš kurių viena yra trumpai sujungta grandinė varinio žiedo pavidalu.

Kai per pagrindinę apviją teka elektros srovė, pastebimas magnetinio srauto padidėjimas. Šiuo srautu formuojama trumpai sujungtos apvijos srovė, dėl ko pagrindinės apvijos magnetinio srauto didėjimas yra ribojamas.

Dėl to susidaro vykdomojo mechanizmo inkaro judėjimo laiko charakteristika, arba, kitaip tariant, sukuriamas laiko uždelsimas įjungimui.

Patobulinta elektromagnetinės tipo laiko relės konstrukcija. Šiuo prietaiso modeliu palaikomas keturių nepriklausomų apkrovos kanalų komutavimas. Kartu pagal srovės parametrus įrenginys yra silpnesnis už senus modelius (+)

Jei nutrūksta srovės tiekimas į pagrindinės apvijos kontūrą, dėl induktyvumo efekto tam tikrą laiką išlieka aktyvus trumpai sujungtos apvijos magnetinis laukas. Atitinkamai, per tą laiką relė neišsijungia.

Variantas #2: pneumatiniai įrenginiai

Konstrukcijos pneumatinių sistemų pagrindu – savotiški išskirtiniai įtaisai. Tokie įtaisai aprūpinti specialia lėtinimo mechanika – pneumatiniu dempferiniu mechanizmu.

Reguliuoti pneumatinių relių laiko uždelsimą galima mažinant arba didinant vamzdelio, per kurį tiekiamas oras, skerspjūvio plotą. Šiems tikslams pneumatinių relių konstrukcijose yra numatytas reguliavimo varžtas.

Viena iš paplitusių pneumatinių prietaisų konstrukcijų. Pakankamai paprastas ir patikimas vykdymas. Komutuojamos srovės parametrai iki 16 amperų. Kaip komutatorius naudojamas dviejų kanalų mini jungiklis.

Pneumatinių relių laiko uždelsimo nustatymo diapazonas vidutiniškai yra 1 – 60 sek. Tačiau yra egzempliorių, kurie šį diapazoną padengia beveik dvigubai. Tiesa, praktikoje pastebėtos nedidelės paklaidos (apie 10%) nustatytų verčių tikslumo požiūriu.

Variantas #3: laikrodinio tipo modifikacijos

Vadinamosios laikrodinės laiko relės plačiai taikomos elektrikoje. Šis prietaisų tipas dažnai naudojamas automatinių jungiklių konstrukcijose, skirtuose apsaugoti grandines, kurių įtampa 500 – 10000 voltų. Uždelsimo diapazonas yra 0,1 – 20 sek.

Laikrodinių modelių veikimo principas pagrįstas spyruoklės, kurią užveda mechaninė pavara (inkaras) elektromagneto, darbu. Laikrodinės laiko relės kontaktinių grupių komutavimas atliekamas pagal praėjusį laiką, kurio vertė buvo nustatyta prietaiso skalėje.

Pakankamai senos prietaisų serijos atstovas – laiko relė su laikrodžio mechanizmu. Tuo tarpu šis įrenginių tipas parodė patikimą ir nepriekaištingą veikimą įvairiausiomis sąlygomis.

Prietaiso mechanizmo eigos greitis tiesiogiai susijęs su srovės, tekančios per elektromagneto apviją, stipriu. Šis veiksnys leidžia sureguliuoti prietaisą apsaugos funkcijų vykdymui. Tokios apsaugos ypatybė išreiškiama visišku nepriklausomumu nuo aplinkos temperatūros poveikio.

Variantas #4: elektroninės relės

Pastaraisiais keleriais metais beveik visur, kur gali būti naudojamos laiko relės, pasenusias elektromechanines versijas pakeitė elektroninės.

Šis prietaisų tipas pasižymi visa eile privalumų:

• maži korpuso gabaritai;
• didelis suveikimo tikslumas;
• patogus nustatymo mechanizmas;
• vizualus informacijos atvaizdavimas.

Elektroninės versijos paprastai veikia remdamosi skaitmeniniais impulsų skaitikliais. Daugelis šiuolaikinių prietaisų yra sukurti naudojant aukštos spartos mikroprocesorius. Skaitmeninės relės paprastai yra skirtos mažai induktyvioms arba neinduktyvioms apkrovoms perjungti.

Šiuolaikinis kūrinys – skaitmeninė relė, skirta užtikrinti perjungimą pagal laiką. Ji patraukia valdymo ir kontrolės patogumu, lanksčiu nustatymu bei išvaizda.

Norint nustatyti skaitmeninio tipo laiko relę, pakanka nustatyti reikiamus laiko parametrus funkciniais klavišais, esančiais tiesiai ant korpuso priekinės panelės.

Nustatymas paprastai yra prieinamas plačiame laiko diapazone, leidžia apimti ne tik sekundes, minutes, valandas, bet ir savaitės dienas. Pavyzdžiui, galima apsvarstyti savaitinės elektroninės relės – laikmačio modelį.

Elektroninis laikmatis su automatinio įjungimo-išjungimo funkcijomis gali būti sėkmingai naudojamas įvairių tipų įrenginių valdymo schemose. Vadinamoji „savaitinė“ laiko relė užtikrina perjungimo funkcijų vykdymą pagal nustatytą laiko tarpą per savaitės ciklą. Tokie įrenginiai naudojami sistemose “protingas namas”.

Pavyzdžiui, prietaiso dėka atsiveria galimybės:

• perjungti apšvietimo sistemas nustatytu laiku;
• paleisti arba sustabdyti technologinę įrangą;
• aktyvuoti/deaktyvuoti apsaugos sistemas.

Prietaisas yra nedidelio dydžio, turi keletą funkcinių valdymo klavišų. Naudodamas sistemos klaviatūrą, vartotojas gali jį lengvai nustatyti (programuoti).

Skaitmeninės laiko relės vartotojo funkcijos – valdymo panelė su parametrų nustatymo klavišais. Be to, skystųjų kristalų ekranas, kuriame atvaizduojama visa reikalinga informacija.

Programavimo režimas aktyvuojamas paspaudus ir palaikius mygtuką, pažymėtą simboliu «P». Sistemos atstatymą atlikti padeda klavišas «Reset». Laiko relės nustatymo keitimas atliekamas minučių, valandų, savaitės dienų nustatymo klavišais, kai programavimo režimas yra aktyvus.

Standartinėje laiko relės prijungimo schemoje numatomas vieno iš dviejų veiksmų valdymo režimų – rankinio arba automatinio – nustatymas. Skaitmeninio tipo relės nustatymo patogumą užtikrina informacinis skystųjų kristalų ekranas.

Elektroninių-mechaninių analoginių relių nustatymas

Pramoninės automatikos sistemos, taip pat įvairūs buitiniai moduliai dažnai įrengiami elektromechaniniais įtaisais, kurių konstrukcija numato reguliavimą potenciometrais.

Elektromechaninis laiko skaičiavimo įrenginio tipas su parametrų reguliavimu potenciometrais. Egzistuoja įvairios tokių prietaisų konfigūracijos, todėl juos galima naudoti įvairaus sudėtingumo schemose.

Ant tokių įrenginių korpuso priekinio skydelio yra potenciometro stiebas (arba keli stiebai), skirtas sukti atsuktuvo ašmenimis. Aplink stiebą (stiebus) yra pažymėta nustatymų verčių skalė.

Pjūvis ant stiebo atsuktuvo ašmenims yra savotiškas rodiklis, keičiantis savo padėtį sukant stiebą. Nustatant šį rodiklį prie tam tikrų pažymėtos skalės verčių, pasiekiamas reikiamo parametro reguliavimas.

Daugiakanalis elektroninio-mechaninio tipo prietaisas. Reguliuojamas lengvai ir paprastai sukant potenciometrus atsuktuvu. Priekiniame skydelyje taip pat yra LED būsenos indikacija.

Tokio tipo prietaisai (pvz., NTE8) buvo plačiai pritaikyti vėdinimo sistemų, šildymo modulių, dirbtinio apšvietimo prietaisų valdymo schemose.

Prietaisų su skaitmenine skale reguliavimas

Prietaisų su mechaninio reguliavimo funkcijomis naudojimą galima parodyti buitinio REV Ritter prekės ženklo laikmačio pavyzdžiu, skirto įjungti į namų tinklo lizdą.

Vadinamoji „kištukinė“ relė, skirta naudoti buitinėmis sąlygomis. Veikimo laikas paprastai ribojamas paros diapazonu. Šio laiko visiškai pakanka buitiniam naudojimui.

Naudojant lizdą su laikmačiu galima valdyti nustatytame laiko diapazone praktiškai bet kokią buitinę techniką. Norint naudoti šį paros laikmatį, pakanka įjungti įrenginį į lizdą ir sureguliuoti.

Reguliavimas atliekamas šiais veiksmais:

1. Pakelti visus segmentus, esančius aplink reguliavimo disko perimetrą.
2. Nuleisti tik tuos segmentus, kurie atitinka reguliavimo laiką.
3. Sukant reguliavimo diską nustatyti disko rodyklę į dabartinį laiką.

Pavyzdžiui, jei buvo nuleisti segmentai tarp skalės skaičių 18 ir 20, relė pradės laiko skaičiavimą, apkrova bus įjungta 18 valandą ir išjungta 20 valandą.

Apskritai, mechaninės relės REV Ritter konstrukcija leidžia suorganizuoti iki 48 įjungimų per 24 valandas.

Kištukinio laiko relės modifikacija: 1 – apkrovos prijungimo kištukas; 2 – rankinis valdymas; 3 – skalė, suskirstyta į 24 valandas; 4 – programiniai segmentai; 5 – esamo laiko rodiklis; 6 – kištukas, skirtas įjungti į buitinio tinklo lizdą (+)

Be to, įrenginys palaiko neprograminio apkrovos įjungimo funkciją. Tam yra atskiras mygtukas, esantis korpuso šoninėje pusėje. Jei naudotojas aktyvuoja šį mygtuką, apkrova prijungiama prie tinklo tiesiogiai, nepriklausomai nuo relės kontaktų būsenos.

Laiko relės prijungimas valdymo schemoje

Įrenginį reikia prijungti atsižvelgiant į tai, ar montavimo vieta atitinka sąlygas, nurodytas prietaiso techniniame pase. Paprastai montavimas numato vertikalų prietaiso įrengimą, kai leistinas nuokrypis nuo vertikalės ne didesnis kaip 10º.

Patalpos, kurioje numatomas laiko relės montavimas ir eksploatavimas, temperatūros ribos paprastai neviršija -20°С + 50°С intervalo.

Oro drėgmės lygis prietaiso montavimo zonoje neturi viršyti 80%. Elektros grandinę, į kurią montuojamas laikmatis, montavimo metu reikia atjungti nuo tinklo maitinimo.

Klasikinė laiko relės prijungimo schema, šiuo atveju, skirta prietaisui, perjungiančiam du kanalus su apkrova. Pagal tą patį principą jungiami įrenginiai su skirtingu perjungimų skaičiumi (+)

Bet kokios konstrukcijos prietaisas tradiciškai turi techninį pasą, kuriame nurodyta prijungimo schema. Daugelis elektroninių-mechaninių ir skaitmeninių laikmačių yra papildomi schema, pavaizduota tiesiai ant korpuso, rodančia, kaip ir kokia seka prijungti laiko relę.

Klasikinis prijungimo variantas atrodo taip:

1. Įtampos linijos prijungimas prie prietaiso maitinimo gnybtų.
2. Fazė linija per automatinį jungiklį jungiama prie relės apkrovos įvesties kontakto.
3. Relės apkrovos išvesties kontaktas jungiamas tiesiogiai prie apkrovos fazinės linijos.

Iš esmės, daugumos prietaisų prijungimo schema sudaroma pagal identišką principą: maitinimo prijungimas prie paties prietaiso ir apkrovos įjungimas per perjungiamų kontaktų grupę.

Priklausomai nuo relės tipo (vienfazės, trifazės) ir konstrukcinių ypatybių, šių kontaktų grupių gali būti kelios.

Paprastą laiko relės variantą galima pasigaminti patiems. Įvairių savadarbių schemos aprašytos šiame straipsnyje.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įraše nagrinėjama galimybė naudoti modulinį įrenginį, kuriame yra du nepriklausomi laiko perjungimo įtaisai. Schema numato dviejų buitinių prietaisų įjungimą, jų darbo laiko intervalų nustatymą ir kitas funkcijas.

Žinoma, visų esamų laiko relių modifikacijų neapims viena kukli apžvalga. Norint apžvelgti visą prietaisų asortimentą, reikėtų parašyti ištisą knygą. Iš tiesų, įvairių tipų laikmačių žinynai yra prieinami, o norint rasti reikiamą informaciją, tai galima padaryti visada.

Turite ką pridėti ar kilo klausimų dėl laiko relių veikimo, pasirinkimo, prijungimo ir nustatymo? Galite palikti komentarus prie publikacijos ir dalyvauti diskusijose. Kontaktinė forma yra apatiniame bloke.