Časové relé: princíp činnosti, schéma zapojenia a odporúčania pre nastavenie

Zariadenie, ktoré sa aktivuje po uplynutí stanoveného časového intervalu, sa nazýva časové relé – prístroj našiel široké uplatnenie v elektrotechnike, elektrike a elektronike. Vďaka jeho použitiu v obvodových riešeniach je možné realizovať flexibilnejšie funkcie riadenia rôznych zariadení a prístrojov.

V závislosti od konštrukcie a princípu činnosti prístroja je možné zorganizovať elektrické schémy rôznej náročnosti prevedenia.

Ponúkame vám, aby ste sa oboznámili s tým, aké existujú druhy časových relé, v čom spočíva ich špecifikácia a použitie. Teoretický materiál je doplnený praktickými odporúčaniami na pripojenie a nastavenie zariadenia časového riadenia.

Princíp činnosti časového relé

Elektronické prístroje sú zastúpené konštrukčnou rozmanitosťou, preto by sa princíp zariadenia časového relé mal posudzovať s ohľadom na každú konštrukčnú variáciu samostatne.

Takto vyzerá jedna z mnohých konštrukcií časového relé. V podstate prístroj pripomína bežný prepínač, ktorého činnosť je však viazaná na cyklus plynutia času.

Z hľadiska vykonávaných činností sa v praxi používajú elektromagnetické, pneumatické, elektronické konštrukcie a zariadenia na hodinovom mechanizme.

Variant #1: elektromagnetické prístroje

Zariadenia podporujúce elektromagnetický princíp činnosti sú spravidla určené na prácu výlučne v obvodoch s napájaním z jednosmerného prúdu.

Konštrukcia elektromagnetického časového relé REV-814: 1 – uzol pevných kontaktov; 2 – strmeň; 3 – tlmiaci mechanizmus z medi; 4 – uholník; 5 – jadro vinutia hlavného obvodu; 6 – kotva; 7 – pohyblivé kontakty kotvy

Rozsah časového oneskorenia zvyčajne predstavuje 0,07 – 0,11 s pri zapnutí a 0,5 – 1,4 s pri vypnutí. Konštrukcia takýchto časových relé obsahuje dve pracovné vinutia, z ktorých jedno predstavuje skratovaný obvod v tvare medeného krúžku.

Keď cez hlavné vinutie prechádza elektrický prúd, zaznamenáva sa nárast magnetického toku. Týmto tokom sa formuje prúd skratovaného vinutia, čím sa obmedzuje nárast magnetického toku hlavného vinutia.

V dôsledku toho sa formuje časová charakteristika pohybu kotvy akčného člena alebo, inými slovami, vytvára sa časové oneskorenie pri zapínaní.

Vylepšená konštrukcia časového relé elektromagnetického typu. Tento model prístroja podporuje spínanie štyroch nezávislých kanálov záťaže. Zároveň z hľadiska prúdových parametrov vyzerá zariadenie slabšie ako staršie modely (+).

Ak sa zastaví prívod prúdu do obvodu hlavného vinutia, vďaka indukčnému efektu zostáva na určitý čas aktívne magnetické pole skratovaného vinutia. Následne počas tohto času sa relé neodpája.

Variant #2: pneumatické zariadenia

Konštrukcie na báze pneumatických systémov – svojím spôsobom exkluzívne zariadenia. Takéto zariadenia sú vybavené špeciálnym mechanizmom spomalenia – pneumatickým tlmiacim mechanizmom.

Nastaviť čas oneskorenia pneumatických relé je možné zmenšením alebo zväčšením prietokového prierezu trubice, cez ktorú sa privádza vzduch. Na tieto účely sú konštrukcie pneumatických relé vybavené nastavovacou skrutkou.

Jedna z rozšírených konštrukcií pneumatických prístrojov. Pomerne jednoduché spoľahlivé prevedenie. Parametre komutovaného prúdu do 16 ampérov. Ako komutátor sa používa mini-prepínač na dva kanály.

Rozsah nastavenia časového oneskorenia pneumatických relé je v priemere 1 – 60 s. Existujú však exempláre, ktoré tento rozsah prakticky zdvojnásobujú. Pravdaže, v praxi boli zaznamenané malé odchýlky (okolo 10 %) v rámci presnosti spínania podľa nastavených hodnôt.

Variant #3: modifikácie hodinového typu

Takzvané hodinové časové relé našli široké uplatnenie v elektrike. Tento druh prístrojov sa často používa v konštrukciách automatických ističov, určených na ochranu obvodov s napätím 500 – 10 000 voltov. Rozsah oneskorenia je 0,1 – 20 s.

Princíp činnosti hodinových modelov je založený na činnosti pružiny, naťahovanej mechanickým pohonom (kotvou) elektromagnetu. Spínanie kontaktných skupín hodinového časového relé sa vykonáva na základe uplynutého času, ktorého hodnota bola predtým nastavená na stupnici prístroja.

Zástupca pomerne starej série prístrojov – časové relé s hodinovým mechanizmom. Medzitým tento druh zariadení preukázal spoľahlivú bezporuchovú prevádzku v najrôznejších podmienkach.

Rýchlosť chodu mechanizmu zariadenia je priamo spojená so silou prúdu pretekajúceho vinutím elektromagnetu. Tento faktor umožňuje nastaviť prístroj na vykonávanie ochranných funkcií. Osobitosť takejto ochrany je vyjadrená úplnou nezávislosťou od vplyvu okolitej teploty.

Variant #4: elektronické relé

Posledných niekoľko rokov takmer všade, kde sa môžu používať časové relé, nahradili zastarané elektromechanické modely elektronické verzie.

Tento typ prístrojov má celý rad výhod:

• malé rozmery tela;
• vysoká presnosť spínania;
• pohodlný mechanizmus nastavenia;
• vizuálne zobrazenie informácií.

Elektronické verzie fungujú spravidla na základe digitálnych impulzných počítadiel. Mnohé moderné prístroje sú postavené na vysokovýkonných mikroprocesoroch. Digitálne relé sú zvyčajne určené na spínanie málo indukčných alebo neindukčných záťaží.

Moderný vývoj – digitálne relé, určené na zabezpečenie spínania podľa času. Láka pohodlnosťou ovládania a kontroly, flexibilným nastavením a vzhľadom.

Na nastavenie digitálneho časového relé stačí zadať požadované časové parametre pomocou funkčných klávesov umiestnených priamo na prednom paneli tela.

Nastavenie je zvyčajne k dispozícii v širokých časových rozsahoch, umožňuje pokryť nielen sekundy, minúty, hodiny, ale aj dni v týždni. Ako príklad môžeme uviesť model týždenného elektronického relé – časovača.

Elektronický časovač s funkciami automatického zapínania a vypínania môže byť úspešne použitý v riadiacich schémach rôznych typov zariadení. Takzvané «týždenné» časové relé zabezpečuje vykonávanie spínacích funkcií v súlade s nastaveným časovým intervalom v rámci týždenného cyklu. Takéto zariadenia sa používajú v systémoch “inteligentný dom”.

Napríklad vďaka prístroju sa otvárajú možnosti:

• spínať osvetľovacie systémy v určenom čase;
• spúšťať alebo zastavovať technologické zariadenia;
• aktivovať/deaktivovať bezpečnostné systémy.

Prístroj je malých rozmerov, má niekoľko funkčných ovládacích klávesov. Použitím systémovej klávesnice ho môže používateľ ľahko nastaviť (naprogramovať).

Používateľská funkcionalita digitálneho časového relé – ovládací panel s klávesmi na nastavenie parametrov. Plus tekutý kryštálový displej, kde sa zobrazujú všetky potrebné informácie.

Režim programovania sa aktivuje stlačením a podržaním tlačidla označeného symbolom «P». Systémový reset vykonáva kláves «Reset». Zmena nastavení času relé sa vykonáva klávesmi na nastavenie minút, hodín, dní v týždni pri aktívnom režime programovania.

Štandardná schéma zapojenia časového relé predpokladá nastavenie jedného z dvoch režimov riadenia činností – manuálneho alebo automatického. Pohodlie nastavenia digitálneho relé zabezpečuje informačný tekutý kryštálový displej.

Nastavenie elektronicko-mechanických analógových relé

Systémy priemyselnej automatizácie, ako aj rôzne domáce moduly, sú často vybavené elektromechanickými zariadeniami, ktorých konštrukcia umožňuje nastavenie pomocou potenciometrov.

Elektromechanický typ zariadenia na odpočítavanie času s nastavovaním parametrov potenciometrami. Existujú rôzne konfigurácie takýchto prístrojov, čo umožňuje ich použitie v obvodoch rôznej zložitosti.

Na prednom paneli krytu takýchto zariadení sa nachádza tyčka potenciometra (alebo niekoľko tyčiek) určená na otáčanie čepeľou skrutkovača. Po obvode tyčky (tyčiek) je nanesená označená stupnica hodnôt nastavenia.

Drážka na tyčke pre čepeľ skrutkovača je akýmsi ukazovateľom, ktorý mení svoju polohu pri otáčaní tyčky. Nastavením tohto ukazovateľa oproti určitým hodnotám označenej stupnice sa dosiahne nastavenie požadovaného parametra.

Viackanálový prístroj elektronicko-mechanického typu. Nastavuje sa ľahko a jednoducho otáčaním potenciometrov pomocou skrutkovača. Na prednom paneli je tiež LED indikácia stavu.

Prístroje tohto typu (napríklad NTE8) našli široké uplatnenie v riadiacich obvodoch ventilačných systémov, vykurovacích modulov a zariadení umelého osvetlenia.

Regulácia prístrojov s digitálnou stupnicou

Používanie prístrojov s funkciami mechanického nastavenia je možné demonštrovať na príklade domáceho časovača značky REV Ritter, určeného na zapojenie do domácej sieťovej zásuvky.

Takzvané «zásuvkové» relé, určené na používanie v domácich podmienkach. Doba činnosti je spravidla obmedzená denným rozsahom. Tento čas je úplne postačujúci pre domáce použitie.

Pomocou zásuvky s časovačom je možné ovládať v danom časovom rozsahu prakticky akýkoľvek domáci spotrebič. Na použitie tohto denného časovača stačí zapojiť zariadenie do zásuvky a nastaviť.

Nastavenie sa vykonáva nasledujúcimi úkonmi:

1. Zdvihnúť všetky segmenty umiestnené po obvode nastavovacieho disku.
2. Spustiť len tie segmenty, ktoré zodpovedajú času nastavenia.
3. Otočením nastavovacieho disku nastaviť ukazovateľ disku na aktuálny čas.

Napríklad, ak boli spustené segmenty medzi číslami stupnice 18 a 20, po začatí odpočítavania času relé bude záťaž zapnutá o 18:00 a vypnutá o 20:00.

Celkovo konštrukcia mechanického relé REV Ritter umožňuje uskutočniť až 48 zapnutí za celých 24 hodín.

Modifikácia „zásuvkového“ časového relé: 1 – zásuvka na pripojenie záťaže; 2 – ručné ovládanie; 3 – stupnica rozdelená na 24 hodín; 4 – programové segmenty; 5 – ukazovateľ aktuálneho času; 6 – zástrčka na zapojenie do domácej zásuvky (+)

Zároveň zariadenie podporuje funkciu mimoprogramového zapnutia záťaže. Na tento účel je k dispozícii samostatné tlačidlo umiestnené na bočnej strane krytu. Ak používateľ aktivuje toto tlačidlo, záťaž sa pripojí priamo k sieti bez ohľadu na stav kontaktov relé.

Pripojenie časového relé v schéme riadenia

Zariadenie je potrebné pripojiť s ohľadom na súlad miesta inštalácie s podmienkami uvedenými v technickom pase zariadenia. Spravidla montáž predpokladá vertikálnu inštaláciu zariadenia s toleranciou odchýlky od vertikály najviac 10º.

Teplotné hranice miestnosti, kde sa predpokladá montáž a prevádzka časového relé, zvyčajne nepresahujú rozsah -20°C až +50°C.

Úroveň vlhkosti vzduchu v oblasti inštalácie zariadenia nesmie presiahnuť hodnotu 80%. Elektrický obvod, do ktorého sa časovač inštaluje, je potrebné počas inštalácie odpojiť od sieťového napájania.

Klasická schéma zapojenia časového relé, v tomto prípade pre zariadenie spínajúce dva kanály so záťažou. Rovnakým princípom sa pripájajú zariadenia s rôznym počtom spínaní (+)

Zariadenie akejkoľvek konštrukcie tradične disponuje technickým pasom, kde je uvedená schéma zapojenia. Mnohé časovače, elektronicko-mechanické aj digitálne, sú doplnené schémou nanesenou priamo na kryte, ktorá ukazuje, ako a v akom poradí pripojiť časové relé.

Klasický variant zapojenia vyzerá takto:

1. Pripojenie napäťovej línie na napájacie svorky zariadenia.
2. Fázová línia sa cez automatický istič pripája k vstupnému kontaktu záťaže relé.
3. Výstupný kontakt záťaže relé sa pripája priamo k fázovej línii záťaže.

V podstate schéma zapojenia pre väčšinu zariadení je postavená na identickom princípe: pripojenie napájania na samotné zariadenie a zapnutie záťaže cez skupinu spínaných kontaktov.

V závislosti od typu relé (jednofázové, trojfázové), ako aj od konštrukčných vlastností, môže byť týchto kontaktných skupín niekoľko.

Jednoduchý variant časového relé je možné vyrobiť svojpomocne. Schémy rôznych domácich výrobkov sú opísané v tomto článku.

Závery a užitočné video k téme

Vo videu sa zvažuje možnosť použitia modulárneho zariadenia, kde sú prítomné dve nezávislé časovo spínajúce zariadenia. Schéma predpokladá zapnutie dvoch spotrebičov domácej techniky, nastavenie ich činnosti v časových intervaloch a ďalšie funkcie.

Samozrejme, všetky existujúce modifikácie časových relé nemožno obsiahnuť jednou skromnou recenziou. Na preskúmanie celého sortimentu prístrojov by bolo potrebné napísať celú knihu. V skutočnosti sú dostupné príručky o rôznych typoch časovačov a v prípade potreby možno vždy nájsť potrebné informácie.

Máte čo doplniť, alebo máte otázky k fungovaniu, výberu, zapojeniu a nastaveniu časového relé? Môžete zanechať komentáre k príspevku a zapojiť sa do diskusií. Kontaktný formulár sa nachádza v dolnom bloku.