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.
Добавить комментарий