Реле времени что это
Реле времени: что это и зачем оно нужно
Приветствуют! С вами снова инженер Рик. В этой статье я хочу рассказать о таком замечательном электронном устройстве как реле времени. Объясню, зачем оно нужно бытовому потребителю, приведу практические советы по использованию.
Что такое реле времени
Даже из названия прибора становится понятно, что реле времени это — устройство, предназначенное для автоматического отключения или подключения нагрузки в зависимости от заданных временных параметров. Однако это только одна из функций, которую выполняют представленные приборы. Реле времени применяются в сложных электрических схемах. Например, для автоматизации технологического процесса на промышленных предприятиях, когда необходимо автоматизировать включение и отключение освещения, подача корма животным по расписанию и многое другое.
Устройства на самом деле крайне разнообразны и делятся на группы в зависимости от доступных временных интервалов работы.
Циклические
Распространенный тип реле управления, которые широко используются как среди бытовых, так и среди промышленных потребителей. Они способны работать с напряжением от 12 вольт до 220 В. Цикличные (их еще называют логическими) реле времени срабатывают при подаче управляющего сигнала. При этом пользователь может задать интервал переключение режимов работы. Отличными примерами этих приборов является реле времени TDR1, TDR26 и TDR 60s.
Пример циклического реле времени
Суточные, недельные и годовые
Как и предыдущий тип устройств, здесь выполняется включение/отключение нагрузки в соответствии с установленными настройками таймера. Только для автоматического переключения здесь не нужен импульс: срабатывание осуществляется за счет внутреннего механизма. Достаточно запрограммировать устройство, указав, в какой промежуток времени выполняется подача и отключение нагрузки.
Астрономические
Этот тип реле управления фактически объединяет в себе все предыдущие. Работа устройства основана на запрограммированном астрономическом календаре. При правильной настройке текущей даты географической широты он самостоятельно рассчитывает время восхода и заката солнца.
Важно! При выборе конкретного варианта следует учитывать не только то, какие задачи должно решать реле времени, но и на какие токи рассчитан прибор.
Принцип работы реле времени
От внутреннего строения зависит задержка на срабатывание и технические параметры реле времени. Они также делятся на категории в зависимости от принципа работы.
Электромагнитные
Представленный тип реле времени преимущественно рассчитан на работу в электрических схемах с постоянным током. Основными компонентами здесь выступают две обмотки: основная и коротко замыкающая. Первая генерирует магнитный поток, а вторая его накапливает. Когда подача тока прекращается, на вторичной обмотке еще некоторое
Важно! При выборе конкретного варианта следует учитывать не только то, какие задачи должно решать реле времени, но и на какие токи рассчитан прибор. Поэтому если не уверены, всегда можете обращаться к инженеру Рику за помощью. ремя удерживается заряд, который и не дает реле моментально отключиться. Время срабатывания — от 0,7 до 0,11 секунд.
Пневматические
За отсрочку отключения здесь отвечает демпферный механизм. В зависимости от настроек, он способен удерживать реле времени во включенном состоянии от 1 до 60 секунд после прекращения подачи тока. Устройства способны работать с токами большой силы, поэтому они преимущественно используются на предприятиях в щитовых КИПиА.
Часовые
Применяются в высоковольтных системах для защиты подключенного оборудования от скачков напряжения. Пользователю нужно только указать время, по завершению которого прекращается подача нагрузки. Сигналом срабатывания является сила тока, протекающего в обмотке установленного внутри электромагнита.
Электронные
Работа прибора основана на свойствах заряда и разряда конденсаторов, которые при достижении полного объема перестают проводить электрический ток. Когда заряд падает, автоматически возобновляется подача питания на нагрузку. Интенсивность заряда конденсатора регулируется сопротивлением резистора.
Логические
Относятся к наиболее современным типам оборудования. За исчисление времени здесь отвечают сумматоры, основываясь на количестве тактов. Когда значение тактов достигает определенного показателя, подается сигнал на включение питания на нагрузку, второго показателя тактов — отключение. Процесс выполняется циклично.
Настройка
Если впервые сталкиваетесь с логическими реле времени (например TDR1, TDR26 и TDR 60s), их настройка может показаться странной и сложной, но инженер Рик объяснит все просто и понятно.
В представленных устройствах имеются клеммы питания и управления. Кроме клемм на устройстве расположено три механических переключателя, которые отвечают за установку выдержки до момента срабатывания и режим работы. Если настроена задержка на включение, устройство начинает подачу питания на нагрузку только после истечения заданного времени. В случае задержки на выключение реле работает в обратном порядке.
Чтобы настроить время задержки срабатывания, необходимо сначала выбрать подходящий диапазон, после множитель. Например, для настройки срабатывания на 30 секунд необходимо: установить значение диапазона на 10 s, а множитель задать — 30.
Расположение элементов управления на изделии
Схема подключения
Давайте рассмотрим схему подключения реле времени на примере реле TRD26.
Принципиальная схема подключения реле времени
Как видно из схемы в подключение реле времени нет никаких подводных камне и трудностей. Важно лишь внимательно ознакомиться с документацией прибора который вы покупаете. И соблюдать полярность при подключении устройства.
Диаграммы работы
Ну тут все совсем просто. Точно так же обращаемся к документации устройства и смотрим на сравнительную таблицу режимов работы реле времени.
Режимы работы реле времени
Ознакамливаемся с режимами работы устройства и выбираем режим работы исходя из наших задач. Как мы видим, при грамотном изучении документации к реле времени разобраться в его настройке и подключении можно за 5 минут. Главное, внимательно прочитать документацию, что в наше время делают так редко, а ведь то снимает многие вопросы.
Реле времени — полезная вещь, которая обязательно пригодится в вашем хозяйстве. С его помощью можно настроить автоматическое включение или отключение света в подъезде или вытяжки санузла. Это только некоторые задачи, которые может решить небольшой прибор, способный вместиться на стандартную рейку в щитовой.
Основные виды и принцип работы реле времени
Реле времени предназначены для осуществления заданной последовательности включения и выключения различных устройств, элементов схем, подачи сигнализации. При помощи устройств временного управления формируются заданные задержки коммутации и управления. Большая часть конструкций устройств управления временем предусматривает регулировку длительности интервала включения или отключения. В зависимости от конструктивного исполнения реле времени регулировка может осуществляться механическим, электронным или программным способом.
Принцип работы реле времени
Общий принцип работы реле времени заключается в формировании временной задержки на включение, выключение или переключение управляющих групп контактов. Реализация задержки зависит от конструктивных особенностей устройства. Общие различия в реле разных типов состоит в коммутации исполнительной части. По этому признаку различают две группы устройств реле:
Многие реле позволяют осуществлять смену типа коммутации или имеют оба варианта.
Принцип отсчета времени и управления контактами зависит от конструкции реле, но общий алгоритм работы следующий:
Трехпозиционное реле отличается более сложным алгоритмом работы. Последовательность работы такова:
В цикличных устройствах перечисленная последовательность повторяется многократно.
Запуск отсчета осуществляется вручную или автоматически непосредственным замыканием контактов подачи питания или через электромагнит, воздействующий на механизм.
Реле времени с задержкой включения работает аналогично.
Виды и классификация
Применение находят следующие типы отсчета временных интервалов, по которым и производится классификация времязадающих устройств:
Следующее различие заключается в значении напряжения питания управляющего электромагнита, которым осуществляется первоначальный взвод исполнительного устройства или механизма и электромагнита, управляющего коммутированием выходных клемм. Наибольшее распространение получили такие типы реле времени по напряжению:
Реле времени на 380В используются в трехфазных сетях с включением по схеме «треугольник».
Рабочее напряжение отличается от напряжения коммутации, которое зависит от исполнения и мощности контактных групп. Рабочее напряжение является необходимым для функционирования устройства и должно находиться в строго заданных пределах. Минимальный предел напряжения коммутации не ограничен. При превышении допустимых значений возможен пробой промежутка между контактами.
Такие же требования предъявляются и к току коммутации, превышение которого более допустимого значения чревато обгоранием и спеканием контактных групп, возникновением электрической дуги в момент размыкания.
Значение рабочего напряжения диктуется требованиями безопасности. При этом учитывается то, что чем больше мощность управляющего электромагнита, тем сильнее потребляемый им ток. Наибольшее распространение получили реле времени на 24 вольта, поскольку в данном случае имеется наиболее выгодное сочетание напряжения и тока потребления реле.
В автомобилях используются реле времени с напряжением питания 12 В, поскольку это самое распространенное значение бортовой сети автомобиля. Например, реле времени управления стеклоочистителями и указателями поворота. Контактные группы этих устройств отличаются высокой надежностью, имеют большой запас по величине тока для исключения обгорания, поскольку от исправной работы зависит безопасность движения по дорогам.
Все перечисленные типы допускают выпуск многоканальных реле времени. В таком случае коммутация цепей осуществляется несколькими независимыми группами контактов. В простых конструкциях срабатывание групп происходит одновременно, в сложных — в зависимости от запрограммированного алгоритма.
Большое разнообразие по количеству групп и алгоритму работы предоставляют электронные устройства. Схемы, разработанные с применением микроконтроллеров, имеют малые габариты, которые ограничены только типом и размерами исполнительных элементов, коммутирующих нагрузку.
От соответствия конструкции предъявляемым требованиям зависит надежность работы устройств и механизмов. Выбор реле времени заключается в подборе такого типа, который соответствует всем предъявляемым требованиям, в числе которых:
Цикличные реле времени
Данный тип реле времени автоматически и непрерывно формирует заданные промежутки времени. Если задать вопрос о том, зачем нужны реле циклического типа, то можно сказать, что наибольшее распространение они получили в автоматических системах управления освещением (уличным, в животноводческих хозяйствах, в аквариумах).
Электромагнитные
Электромагнитные устройства еще называют реле времени с электромагнитным замедлением. Отличаются простой конструкцией и используются в устройствах релейной автоматики. Обмотка электромагнита дополнительно содержит короткозамкнутый виток в виде медного цилиндра, который препятствует быстрому нарастанию и спаду магнитного потока, в результате чего якорь подвижной системы двигается с замедлением. Время задержки на срабатывание составляет от 0,07 до 0,11 секунды, а на отпускание от 0,5 до 1,4 секунды. Недостатки:
Пневматические
Замедляющим устройством в такой конструкции является пневматический демпфер, воздух в который поступает через калиброванное отверстие. Его проходное сечение регулируется иглой со специальным винтом.
Достоинства: не требует подачи питания
Моторные
Представляет собой синхронный двигатель, который через редуктор передает вращение валу с контактными группами. Может включать в себя электромагнитную муфту, расцепляющую вал двигателя и редуктор. Время выдержки составляет от нескольких секунд до десятков часов.
С часовым или анкерным механизмом
Устроены по принципу механических часов. В промышленности для взвода пружины используется токовая обмотка. Таким образом, чем выше ток в обмотке, тем сильнее сжимается пружина и быстрее ход механизма. Отличаются невысокой точностью установки времени. Настройка механического реле подобна регулировке будильника.
Электронные
Самый распространенный класс устройств. Выполнены на электронных компонентах. В качестве времязадающего элемента применяется генератор тактовой частоты или синхронизация от частоты питающей сети.
Отличаются самыми широкими пределами перестройки частоты. Минимальный интервал составляет единицы микросекунд, а максимальный — дни, месяцы и годы. Перестройка интервала выполняется электронным способом (при помощи переключателей) или программным (путем изменения коэффициентов встроенной программы или посредством интерфейса от внешнего оборудования).
Часовое, суточное или недельное реле часто является опцией в электронных часах.
Электронные реле установки времени предоставляют самые широкие возможности построения цепей управления, включая многоканальные варианты исполнения или цикличный режим работы.
В качестве исполнительной части используются полупроводниковые ключи или электромагниты с различными группами контактов для коммутации нагрузки реле.
Достоинства электронных устройств:
Точность выдержки зависит только от стабильности частоты задающего генератора. Использование генераторов на кварцевых элементах с термостабилизацией позволяет достигнуть точности тысячных долей процента.
Недостатки: необходимость в подаче внешнего питания для работы электронных компонентов схемы.
Схемы реле времени имеют большое разнообразие. Среди них встречаются и простейшие, и сложные на основе микроконтроллеров.
Реле времени
Многие процессы, производимые ежедневно, требуют точного времени исполнения, как своевременного начала, так и окончания. Примером можно привести готовку пищи или же последовательность и срок проведения различных химических реакций.
Технические устройства не исключение. Своевременное их включение и прекращение работы – это и есть начало и конец процессов автоматизации любого производства или обслуживания. Контроль остановки и запуска работы техники в таких случаях осуществляется с помощью реле времени.
Область применения устройств
Таймеры используются во многих устройствах, окружающих современного человека. Зачастую, в жизни, требуется автоматизация циклов запуска и остановки различного оборудования.
Схема подключения реле времени настолько проста, что позволяет применять такой контроллер работы в широком спектре бытовой и производственной аппаратуры, запуская или выключая оборудование через определенные периоды. Примерами использования служат стиральные машины, микроволновки, станки, светофоры, уличное освещение, системы полива и управления отоплением дома. 
Современное реле времени
Реле времени применяются настолько давно, что даже информации о первом инженере, введшим такие функции в свое оборудование, найти не удалось. Первое упоминание и попытка разделения систем контроля времени работы по принципу действия была предпринята в 1958 году, в книге В. Большова «Электронные реле времени».
Показательно, что даже тогда необходимость периодического запуска и отключения оборудования была принято за данность. В книге предлагалось разделить таймеры на часовые, воздушные, электронные и электромагнитные, от вида механизма функционирования. 
Реле времени, использовавшиеся в СССР
В современной жизни, отключающие и контролирующие питание оборудования таймеры, а это другое название такого прибора, используются повсеместно, как для управления производственными процессами, так и бытовой электроникой.
Особенно важны реле времени в системах «умного дома», в которых они отмеряют временные промежутки и контролируют те или иные процессы. Самый простой пример – автоматический свет в подъездах жилых домов. Датчик, при обнаружении движения дает сигнал на запуск таймера, который зажигает освещение. Если длительный период нет сигнала от сенсора, срабатывает реле времени и свет гаснет. 
Одна из схем подключения реле времени к освещению подъезда
Как работает реле времени?
Принцип работы всех реле одинаков. Обобщенно его можно представить так: условный «часовой механизм» в определенный промежуток времени производит соединение контактов, обеспечивая прохождение тока к нагрузке. Оно поддерживается определенный период, затем происходит разрыв линии.
У таких реле есть и другое название – электрический таймер. В качестве измерителя времени работы может применяться пружинный, моторный, пневматический, электромагнитный или электронный механизм. Реже распространены тепловые варианты контроля периода срабатывания, применяемые сейчас только в схемах защиты электрооборудования. 
Устройство теплового реле времени
В любом виде контролирующих таймеров, в той или иной степени, можно регулировать и устанавливать значения времени, управляющие работой реле, и долговременность его функционирования.
Разновидности устройства
Преимущества и недостатки
Критерии выбора при покупке
Искать в продаже такие, уже экзотические варианты реле, как механические или моторные, уже смысла нет. Электромагнитные устарели и редки в торговых точках. Воздушные используются только в очень специфичных областях. Для бытового или производственного применения больше подходят электронные и микропроцессорные, которые и будут рассмотрены.
Выбор типа устройства зависит от сферы применения. Если есть необходимость только выключения какого-либо одного бытового прибора 220В через некоторое время, то можно воспользоваться простым электронным таймером, помещаемым между вилкой потребителя и розеткой.
В случаях, когда требуется производить коммутацию нескольких устройств или одного, но большого по нагрузке, то лучше приобрести встраиваемое в щиток универсальное реле времени. 
Реле времени, установленное в щиток
Для осуществления цикличного включения и отработки, наилучшим образом, подойдут микропроцессорные устройства. То же самое относится и к тем случаям, когда планируется применение реле времени в системах «умного дома».
Самый простой пример, для чего может понадобится подобная система контроля – включение электрокотла для обогрева помещения. Днем, когда дома никого нет, он не нужен, а вечером и ночью желателен. Такая работа как раз относится к функциям, выполняемым реле времени.
Как читать маркировку
Важно, чтобы параметры временного пускателя для клиентских устройств потребления тока соответствовали его нагрузке. Каждый прибор реле оснащен маркировкой, в которой указаны его основные и предельные характеристики.
Также производитель на корпусе своих устройств обычно указывает, каким током осуществляется питание самого прибора (постоянным или переменным), куда присоединять кабель подачи напряжения, разметку входных и выходных каналов коммутации.
Популярные модели
Одними из наиболее популярных моделей электронных реле для монтажа в распределительный щит на начало 2020 года стали:
· коммутируемая сеть тока и питания: переменная, 220В;
· аккумулятор – есть, на два года;
· суточная и недельная программа;
· предельная нагрузка: 16А;
· управляемых линий – 1;
· точность установки: 1 мин.
Наиболее приобретаемыми, среди реле времени, предназначенных для подключения между розеткой и потребительским устройством, стали:
Как подключить реле времени и контактор
Чтобы увеличить логику работы, вместе с реле времени применяют контактор в связке с электромагнитным пускателем. Если подается напряжение на это устройство, то в нем будет соединена одна пара проводов для каждой линии, если нет — то другая.
Иначе говоря, коммутация в контакторе происходит по принципу – 1 вход и 2 выхода. В случае подачи напряжения на управляющую линию, соединяются вход и первый выход, при его отсутствии – вход и второй выход.
Контакторы могут обладать множеством линий, на каждой из которых находится по 2 контролируемых, исходящих клеммы.
Кроме этого, существует и одно позиционный класс включающего оборудования – оно используются в схемах с большой нагрузкой, когда параметры потребителя превышают возможности управляющего устройства. Нагрузку подключают к контактору, а пускатель которого, в свою очередь, к контролеру. Используется подобная связка, к примеру, чтобы подключать электрический котел к реле времени. 
Схема подключения большой нагрузки к реле времени
Часто встречающиеся ошибки
Как и в любой электрической сети, важно соблюдать предельные характеристики управляющих устройств и запросов подключаемых к ним потребителей. При превышении, возможен не только выход из строя контролирующего прибора, но и его оплавление или возгорание. Не соблюдение этого правила и есть самая часто встречающаяся ошибка, в использовании реле времени для коммутации силовых линий мощных устройств потребления, без контакторов – посредников.