Реле времени 220В: схема задержки выключения

Для создания автоматизации многих процессов производятся специальные устройства под названием реле времени. В статье детально описывается их предназначение, технические характеристики, как использовать, какие существуют виды, достоинства и недостатки, как не ошибиться при выборе продукции. Также прилагаются схемы подключения устройства и как сделать своими руками.

Что это такое

Реле времени – прибор, основанный на работе по принципу аккумулятора. Зачастую он выполняет функции переключателя и прерывателя. Продолжительность рабочего времени этого устройства может быть часовая, суточная или недельная. Многие виды переключателей оснащены электромагнитом для механического управления переключателем. Существуют также — твердотельные реле —, у которых нет механически движущихся частей. С помощью низких уровней напряжения, которые подаются на клеммы управления, такие аппараты используются для включения и выключения высокомощной цепи.

Когда электрический ток проходит через катушку, он генерирует магнитное поле. Поле активирует якорь, и последующее движение подвижного контакта (или контактов) создает или разрывает (в зависимости от конструкции) соединение с фиксированным контактом. Если группа контактов была закрыта, когда аппарат был обесточен, то движение размыкает контакты и разрывает соединение, и наоборот, если контакты были разомкнуты. Когда ток в катушке отключается, якорь возвращается силой, примерно вдвое меньшей магнитной, в своё естественное положение. Как правило, эта сила обеспечивается пружиной, но гравитация также широко используется в промышленных пускателях двигателей. Большинство таких приборов изготавливаются для более ускоренной работы. В низковольтный условиях уменьшает шум, а в условиях высокого напряжения тока уменьшает искрение.

Обычно производятся и выпускаются реле времени с задержкой выключения 12 В, 24 В и 220 В.

Где и как используется

Реле времени с задержкой выключения 220 В распространены в областях распределения и производства электрической энергии. Защита, которую они обеспечивают высоковольтным линиям, создаёт безаварийный режим работы подстанций, а также иного оборудования.

Элементы управлений защиты изготовлены для коммутации присоединения при очень высоких рабочих напряжениях (несколько тысяч Вольт).

Благодаря установке защиты реле возможно резервирование линий электропередач, а также мгновенное отключение поврежденных или опасных участков электросетей.

Устройства электромагнитного типа повсеместно используются в разных видах бытовой техники, таких как стиральные машины, холодильники и т. д.

Сегодня — реле времени — такого типа широко используется в системах управления производственными и конвейерными линиями. Такие системы управления, как правило, применяются на производствах с высокими паразитными потенциалами, при которых управление полупроводниковых систем становится невозможным.

Особенности конструкции

  1. Катушка.
  2. Неподвижный магнитопровод.
  3. Якорь (катушка или подвижная часть магнитопровода).
  4. Оттяжная пружина и блок-контакты.
  5. Регулировочный винт.
  6. Траверса.

В месте, где соприкасаются якорь и сердечник, размещена немагнитная прокладка. Она нужна для того, чтобы якорь не прилипал непосредственно к сердечнику. Если же прокладки нет, то отбрасывающая пружина не сможет перенести удерживающее усилие остаточного магнетизма сердечника. В таком случае прибор не сможет отключиться.

Выдержкой реле времени называется время с момента подачи импульса на саму катушку до периода срабатывания контактов. Регуляция выдержки делается изменением толщины прокладки и натяжением оттяжной пружины с помощью винта в зависимости от типа устройства. Длительность выдержки зависит от толщины натяжения пружины и толщины немагнитной прокладки. Чем меньше напряжение и чем тоньше прокладка, тем выдержка больше.

Технические характеристики

Размеры реле времени 12 Вольт с задержкой выключения: 65х36х23 мм.

Размеры устройства 220 вольт с задержкой выключения: 68х86х18мм.

  • Сетевое напряжение. Пределы: верхний – от 220 В до 280 В, нижний – от 120 В до 210 В.
  • Напряжение питание в пределах от 100 В до 420 В.
  • Номинальный ток – 5 А, 16 А, 25 А, 32 А, 40 А, 50 А, 63 А.
  • Потребляемый ток – 2.8 мА, 5.8 мА (у модели SR 1), 10 мА, 76 мА, 86 мА.
  • Номинальная мощность нагрузки – 1 кВА, 3 кВА, 5.5 кВА, 7 А, 8.8 кВА, 11 кВА, 13.9 кВА.
  • Период задержки подключения нагрузки (регулируемый) от 3 до 600 секунд.
  • Время отключения питания нагрузи во время снижения напряжения от 1 до 0.04 секунды в зависимости от вида устройства. Во время повышения напряжения – от 0.01 до 0.05 секунды.
  • Допустимое количество включений (при подключённой нагрузке) от 50 000 до 100 000 раз.
  • Для трёхфазной конструкции существует возможность настроить величину перекоса фаз в пределах от 10 В до 80 В.
  • Настраиваемое время при заданном перекосе от 0 до 30 секунд.

Стандарты защиты:

  • IP 20 – защита устройства от проникновения внутрь его корпуса предметов с диаметром, превышающим 12.5 мм.
  • IP 56 – защита от обычных и сильных водяных струй.

Какие есть виды

Электронные типы

Это наиболее распространённая разновидность. У них есть функция контроля процессов с выдержкой в несколько долей секунд. Время беспрерывной эксплуатации составляет несколько тысяч часов. Они небольшие, мало потребляют электроэнергии и имеют разные дополнительные функции в зависимости от производителя.

Устройства с электромагнитным замедлением

Для их работы нужен постоянный ток. Во время нарастания основного магнитного тока срабатывает задержка устройства, поэтому в дополнительной обмотке делается ещё один поток, которой не даёт возрастать основному.

Импульсное или бистабильное реле

—Импульсное реле — отличаются от электронных тем, что когда на них подаётся импульс напряжения, то оно включается, когда подаётся следующий импульс – отключается. Оно применяется в автоматике и системах охраны. Во время подачи импульса с одной полярности и якорь занимает одно положение, одновременно замыкая пару контактов. Во время подачи импульса обратной полярности якорь занимает диаметрально противоположное напряжение, также замыкая пару контактов.

Реле давления

—Реле давления — предназначено для автоматизации системы водоснабжения. Оно отвечает за включение и выключение насоса в автоматическом режиме при изменении водного давления

С пневматическим замедлением

У этого вида имеется пневматический демпфер. Чтобы регулировать время, нужно изменить сечение отверстия. В этих устройствах большое количество контактов, которые могут переходить из нормально разомкнутого в нормально-закрытое состояние. Такая разновидность переключателей используется там, где нужен последовательный контроль. У них легко заменяются катушки, а выдержка времени составляет от 0.4 до 180 секунд.

Приборы с часовым или анкерным механизмом

Они работают с помощью пружины, которую заводят под электромагнит. Анкерный механизм начинает работать, когда на шкале выставляется заданное время. Устройство 2РВМ является классическим представителем данной разновидности. Его назначение – управление двумя электроцепями (независимыми) на замыкание и размыкание. Управляются они благодаря посуточным программам, которые устанавливаются при помощи установки штырей в два специальных диска.

Моторные устройства

Они отличаются высокой выдержкой времени – от пяти секунд до трёх-пяти часов.

Программное реле

Оно применяется для коммуникации электродвигателей, автоматизации локальных контуров и осветительных нагрузок. Отличаются от других видов тем, что контакты делаются из серебра, а от программируемых логических контроллеров малым количеством каналов ввода-вывода, небольшим объёмом памяти и невозможностью совершать сложные математические операции.

Достоинства

  • Высокая точность.
  • Небольшие размеры и вес.
  • Надёжность.
  • Минимизирована вероятность ошибки.
  • Гальваническая развязка между цепью и контактами.

Недостатки

  • Высокая стоимость.
  • Настройки могут устанавливаться только на минимальном интервале.
  • Требует точное программирование.

Как выбрать

Основные критерии выбора продукции:

  • Упаковка должна быть без повреждений, а также чистой и сухой.
  • Обязательное наличие штрихкода (и/или QR-кода).
  • Правильность написания названия продукции и производителя.
  • Наличие паспорта и/или инструкцию.
  • Все технические характеристики содержатся на коробке или в паспорте и/или в инструкции

При выборе устройства важно обращать внимание на такие характеристики:

  • репутация производителя;
  • допустимый предел напряжения;
  • мощность;
  • уровень защиты от влаги и пыли;
  • предел срабатывания;
  • отсутствие любых повреждений на корпусе;
  • источник питания (от сети или автономный).

Как сделать своими руками

Конденсатор C1 задаёт время. С помощью резистора R1 осуществляется регулировка времени. Питание платы составляет 12 В. Регулировка нагрузки происходит через контакты.

Как подключить

Схема реле с задержкой на отключение

Сферы применения реле довольно широки – начиная от производства (автоматизации многих процессов), заканчивая эксплуатацией в быту. В связи с этим выбор такого типа устройства – довольно ответственная задача, так как от него зависит работа иных приборов и аппаратов.

Как в быту, так и на производстве существует потребность в отключении потребителей электроэнергии через заданный промежуток времени. Чтобы разорвать электрическую цепь, нужен либо контакт, либо управляемый полупроводниковый прибор. А для формирования заданного отрезка времени потребуется либо секундомер, либо таймер. Все зависит от того, в каком направлении ведется временной отсчет.

Секундомер прибавляет секунды, а таймер отнимает. Разница только в этом. Но интервал времени, если он задан, одинаков для обоих. А контакт или полупроводниковый прибор для коммутации является частью реле – электромеханического или полупроводникового. Если совместить реле с таймером или секундомером, получим реле времени (РВ). Далее об этом устройстве более подробно.

Назначение РВ

Разновидностей РВ существует очень много. Можно использовать один и тот же таймер или секундомер для большого числа коммутаторов различной мощности. И наоборот. Одна и та же система коммутации может быть совмещена с широким спектром моделей таймеров и секундомеров. И то и другое можно увидеть на рынке сегодня. Многие модели реле времени весьма схожи не только внешне, но и по техническому описанию.

Если у читателя возникнет интерес к тому, чтобы наглядно ознакомиться с работой РВ, далеко ходить не надо. Все стиральные машинках, выпускаемые с 60-х годов ХХ века, снабжены реле времени с механическим таймером. Поворотом специального переключателя в этих машинках задавался определенный интервал, и механизм, аналогичный часовому, начинал тикать, отсчитывая секунды. А поворотный переключатель, подобно часовой стрелке, двигался обратно к исходному положению.

В современных электробытовых приборах, которые применяются для приготовления пищи, реле времени также является центральным элементом автоматизации. Это сразу заметно по табло или поворотному переключателю, как в стиральной машине. В целом существует несколько вариантов принципиального построения реле времени. Все они используют те или иные известные науке принципы формирования временного интервала. Рассмотрим некоторые из них.

Базовые варианты

  • Электронный цифровой. РВ этой системы наиболее современные и точные. В них работает генератор, частота которого стабилизирована специальным приспособлением. Наиболее широко применяется для этого кристалл кварца. Скорее всего, читателю уже встречалось название «кварцевый генератор». Он выдает напряжение с постоянной частотой и нечувствителен к изменениям температуры окружающей среды. Вырабатываемый генератором сигнал используется для формирования стабильных импульсов. Они подсчитываются специальными микросхемами. На основании этого формируется сигнал, управляющий коммутатором РВ. Таким способом можно наиболее точно сформировать временной интервал любой длительности.


Электронная модель РВ

  • Электронный аналоговый. Основан на так называемой постоянной времени RC-цепи. Она определяется тем, что для полного заряда (разряда) конденсатора через резистор требуется тем больше времени, чем больше сопротивление резистора. На этом принципе можно создавать достаточно точные и простые по конструкции РВ. Временные интервалы у них получатся в пределах единиц секунд.
  • Электромагнитный, или индукционный. Это два определения одного и того же принципа работы. Он основан на том, что электромагнитное поле не может появляться и исчезать мгновенно. В зависимости от величины индуктивности элемента и специальной конструкции сердечников получается переходный процесс длительностью от сотых долей до нескольких секунд. Проверенная временем система, используемая до сих пор в специальных РВ.


Электромагнитное РВ

  • Пневматический механизм. Его давно применяют в промышленном оборудовании. Он хорошо решает задачу синхронной работы большого числа исполнительных элементов. Система легко и наглядно настраивается изменением диаметра отверстия для движения воздуха. Чем больше его размеры, тем быстрее поток воздуха заполнит рабочий объем (например, цилиндр с поршнем) этого пневматического механизма и, соответственно, тем меньше интервал времени срабатывания такого РВ. И наоборот. Временной интервал у таких реле – в пределах единиц минут.


Пневматическое РВ

  • Часовой механизм. Его еще называют анкерным. Это самый распространенный из всех вариантов формирователей временного интервала. Он основан на деформации пружины. Ее напрягают при запуске механизма, и упругая сила возврата в исходное состояние, замедленная шестернями и маховиками, обеспечивает тот или иной временной интервал. В конце концов сила пружины перемещает исполнительный контакт, который либо непосредственно разрывает электрическую цепь, либо управляет реле. По работе стиральной машины можно судить, какое время можно задать для такого РВ.


Анкерное РВ

  • Электромеханическая конструкция. Работает на основе многополюсного синхронного двигателя. Скорость вращения этого двигателя зависит только от частоты питающего напряжения. Если оно обеспечивается промышленной сетью 220 В, частота получается весьма стабильной. Залогом этой стабильности является масса роторов генераторов на электростанциях. Можно сформировать временной интервал продолжительностью в несколько часов. Имеют промышленное применение в основном в схемах релейной защиты. Можно задать любой временной интервал при отсутствии сбоев в электроснабжении.


Электромеханическое РВ

Пара схем для умельцев

Если потребуется своими руками сделать реле времени с задержкой выключения 220 В, лучше всего остановиться на техническом решении с использованием электромеханического реле. Это классическое реле обеспечивает гальваническую развязку контактов. А испортить его в ходе, так сказать, опытно-конструкторских работ будет сложнее в сравнении с другими моделями. С гальванической развязкой контактов существуют и другие конструктивные разновидности реле – герконы и оптоэлектронные приборы.


Характеристики герконов

Но чтобы надежно отключать токи нагрузки при напряжении сети 220 В реле лучше не использовать. Хотя бы потому, что механические контакты искрят и по этой причине изнашиваются. Поэтому по мере увеличения напряжения и силы тока, которые надо отключать, размеры контактов и самих реле существенно увеличиваются. Симметричный тиристор справится с этой задачей намного лучше. А электромеханическое реле, геркон или оптоэлектронную полупроводниковую сборку целесообразнее использовать для управления симистором.

Реле времени, вероятнее всего, будет использоваться для управления освещением. Это непродолжительный интервал времени. Поэтому для его формирования не имеет смысла применять сложную схему. Для управления любой лампой, применяемой для освещения в домашних условиях, вполне достаточен широко используемый симистор КУ208Г. Идея конструкции такого реле времени с выдержкой выключения 220 В состоит в том, чтобы заменить им выключатель освещения.

Это может пригодиться, например, для того, чтобы включив освещение в коридоре перед входом в подъезд или квартиру, достать ключи и открыть входную дверь. И не думать после этого о том, что свет необходимо выключить. Если использовать наружный выключатель частного дома или подъезда многоквартирного, в сырую погоду это может быть небезопасно. Да и подрастающее поколение может пошалить, постоянно включая свет ради забавы. Или уходя из гаража и закрывая его в темное время суток, лучше выходить на освещенное пространство перед ним, а не в темноту. С наружным выключателем та же ситуация.

Идея схемы основана на создании зарядного тока конденсатора, который одновременно управляет симистором. Пока конденсатор заряжается, симистор открыт и ток через нагрузку (лампу) течет. После того как сила зарядного тока уменьшится и выйдет за пределы порога удержания включенного состояния симистора, этот полупроводниковый ключ разорвет цепь с нагрузкой, и лампа погаснет. Включение схемы осуществляется кнопкой, которая разряжает конденсатор и одновременно включает симистор.


Схема реле времени с задержкой выключения 220 В для двух ламп

Величина R1 не должна быть менее 500 Ом

В этой схеме используются две одинаковые лампы 127 В и два одинаковых выпрямительных диода с номинальным током 250 мА. Мощность лампы можно выбирать в пределах 25–500 Вт. Две лампы создают условия для того, чтобы управляющий ток одного знака был одинаков при каждом полупериоде. При этом симистор будет работать симметрично на положительной и отрицательной полуволнах. Но можно использовать и одну лампу 220 В в этой схеме.


Схема реле времени с задержкой выключения 220 В для одной лампы

Величина R1 не должна быть менее 2 кОм

Однако с ней симистор не будет одинаково пропускать обе полуволны тока, и лампа не выдаст номинальный световой поток. Для полноценной работы одной лампы нужна иная схема (см. далее). Для S1 рекомендуем применить кнопку от входного звонка. C1 и R1 по мере увеличения своих номиналов продлевают свечение ламп.