Časové relé: princip fungování, schéma zapojení a doporučení pro nastavení

Zařízení, které se aktivuje po uplynutí nastaveného časového intervalu, se nazývá časové relé – přístroj našel široké uplatnění v elektrotechnice, elektrikařině a elektronice. Díky jeho použití v obvodových řešeních lze realizovat flexibilnější funkce řízení různých strojů a přístrojů.

V závislosti na konstrukci a principu činnosti přístroje lze uspořádat elektrická schémata různé složitosti provedení.

Navrhujeme, abyste se seznámili s tím, jaké existují typy časových relé, v čem spočívá jejich specifika práce a použití. Teoretický materiál je doplněn praktickými doporučeními pro připojení a nastavení zařízení pro časové řízení.

Princip činnosti časového relé

Elektronické přístroje jsou konstrukčně rozmanité, proto je třeba princip uspořádání časového relé posuzovat s ohledem na každou konstrukční variantu zvlášť.

Takto vypadá jedna z mnoha konstrukcí časového relé. V podstatě přístroj připomíná běžný spínač, jehož činnost je však vázána na časový cyklus.

Z hlediska vykonávaných úkonů se v praxi používají elektromagnetické, pneumatické, elektronické konstrukce a zařízení s hodinovým mechanismem.

Varianta #1: elektromagnetické přístroje

Zařízení, která podporují elektromagnetický princip činnosti, jsou zpravidla určena výhradně pro práci v obvodech napájených stejnosměrným proudem.

Konstrukce elektromagnetického časového relé REV-814: 1 – uzel pevných kontaktů; 2 – třmen; 3 – tlumicí mechanismus z mědi; 4 – úhelník; 5 – jádro vinutí hlavního obvodu; 6 – kotva; 7 – pohyblivé kontakty kotvy

Časový rozsah sepnutí obvykle činí 0,07 – 0,11 s při zapnutí a 0,5 – 1,4 s při vypnutí. Konstrukce takových časových relé obsahuje dvě pracovní vinutí, z nichž jedno představuje zkratovaný obvod ve formě měděného kroužku.

Když hlavním vinutím prochází elektrický proud, zaznamenává se nárůst magnetického toku. Tímto tokem se vytváří proud ve zkratovaném vinutí, čímž se nárůst magnetického toku hlavního vinutí omezuje.

V důsledku toho se vytváří časová charakteristika pohybu kotvy akčního členu, neboli je vytvořeno časové zpoždění pro zapnutí.

Vylepšená konstrukce časového relé elektromagnetického typu. Tento model přístroje podporuje spínání čtyř nezávislých zátěžových kanálů. Zároveň je zařízení z hlediska proudových parametrů slabší než starší modely (+).

Pokud se přeruší přívod proudu do obvodu hlavního vinutí, díky indukčnosti zůstává po určitou dobu aktivní magnetické pole zkratovaného vinutí. V důsledku toho se relé během této doby nevypíná.

Varianta #2: pneumatická zařízení

Konstrukce založené na pneumatických systémech – svým způsobem exkluzivní zařízení. Tato zařízení jsou vybavena speciálním zpomalovacím mechanismem – pneumatickým tlumicím mechanismem.

Dobu zpoždění pneumatických relé lze nastavit zmenšením nebo zvětšením průřezu trubice, kterou je přiváděn vzduch. K tomuto účelu jsou konstrukce pneumatických relé vybaveny seřizovacím šroubem.

Jedna z běžných konstrukcí pneumatických přístrojů. Poměrně jednoduché a spolehlivé provedení. Parametry spínaného proudu do 16 ampér. Jako spínač se používá minispínač pro dva kanály.

Rozsah nastavení časového zpoždění pneumatických relé činí v průměru 1 – 60 sekund. Existují však exempláře, které tento rozsah téměř zdvojnásobují. Nicméně v praxi byly zaznamenány malé odchylky (asi 10%) v přesnosti sepnutí podle nastavených hodnot.

Varianta #3: modifikace hodinového typu

Takzvaná hodinová časová relé našla široké uplatnění v elektrotechnice. Tento typ přístrojů se často používá v konstrukcích automatických vypínačů určených k ochraně obvodů s napětím 500 – 10000 voltů. Rozsah zpoždění je 0,1 – 20 sekund.

Princip činnosti hodinových modelů je založen na práci pružiny, natahované mechanickým pohonem (kotvou) elektromagnetu. Spínání kontaktních skupin hodinového časového relé se provádí na základě uplynulého času, jehož hodnota byla dříve nastavena na stupnici přístroje.

Zástupce poměrně staré řady přístrojů – časové relé s hodinovým mechanismem. Tento typ zařízení mezitím prokázal spolehlivý a bezporuchový provoz v nejrůznějších podmínkách.

Rychlost chodu mechanismu zařízení je přímo úměrná síle proudu protékajícího vinutím elektromagnetu. Tento faktor umožňuje nastavit přístroj pro plnění ochranných funkcí. Zvláštností této ochrany je její úplná nezávislost na vlivu okolní teploty.

Varianta #4: elektronická relé

V posledních několika letech téměř všude, kde lze použít časová relé, nahradily zastaralé elektromechanické modely elektronické verze.

Tento typ přístrojů má celou řadu výhod:

• malé rozměry těla;
• vysoká přesnost sepnutí;
• pohodlný mechanismus nastavení;
• vizuální zobrazení informací.

Elektronické verze obvykle fungují na principu digitálních impulsních čítačů. Mnoho moderních přístrojů je postaveno na výkonných mikroprocesorech. Digitální relé jsou obvykle určena pro spínání málo induktivních nebo neinduktivních zátěží.

Moderní vývoj – digitální relé, určené k zajištění časového spínání. Přitahuje pohodlností ovládání a kontroly, flexibilním nastavením a vzhledem.

Pro nastavení digitálního časového relé stačí zadat požadované časové parametry pomocí funkčních tlačítek umístěných přímo na předním panelu těla.

Nastavení je obvykle k dispozici v širokém časovém rozsahu, umožňuje pokrýt nejen sekundy, minuty, hodiny, ale také dny v týdnu. Jako příklad lze uvažovat model týdenního elektronického relé – časovače.

Elektronický časovač s funkcemi automatického zapínání a vypínání lze úspěšně použít v řídicích obvodech různých typů zařízení. Takzvané «týdenní» časové relé zajišťuje provádění spínacích funkcí podle nastaveného časového intervalu v rámci týdenního cyklu. Tato zařízení se používají v systémech “chytrá domácnost”.

Například díky přístroji se otevírají možnosti:

• spínat osvětlovací systémy v nastaveném čase;
• spouštět nebo zastavovat technologické zařízení;
• aktivovat/deaktivovat zabezpečovací systémy.

Přístroj je malých rozměrů, má několik funkčních ovládacích tlačítek. Pomocí systémové klávesnice jej uživatel může snadno nastavit (naprogramovat).

Uživatelský funkční celek digitálního časového relé – ovládací panel s tlačítky pro nastavení parametrů. Plus LCD displej, kde se zobrazují všechny potřebné informace.

Režim programování se aktivuje stisknutím a podržením tlačítka označeného symbolem «P». Systémový reset provádí tlačítko «Reset». Změna nastavení času relé se provádí tlačítky pro nastavení minut, hodin, dnů v týdnu při aktivním režimu programování.

Standardní schéma zapojení časového relé umožňuje nastavení jednoho ze dvou režimů řízení – ručního nebo automatického. Pohodlí nastavení digitálního relé zajišťuje informační LCD displej.

Nastavení elektronicko-mechanických analogových relé

Systémy průmyslové automatizace, stejně jako různé domácí moduly, jsou často vybaveny elektromechanickými zařízeními, jejichž konstrukce umožňuje nastavení pomocí potenciometrů.

Elektromechanický typ časového zařízení s nastavením parametrů pomocí potenciometrů. Existují různé konfigurace těchto přístrojů, což umožňuje jejich použití v obvodech různé složitosti.

Na předním panelu krytu těchto zařízení je umístěna tyčka potenciometru (nebo několik tyček), určená k otáčení pomocí šroubováku. Po obvodu tyčky (tyček) je nanesena stupnice s vyznačenými hodnotami nastavení.

Drážka na tyčce pro šroubovák slouží jako ukazatel, který mění svou polohu při otáčení tyčky. Nastavením tohoto ukazatele naproti určitým hodnotám na stupnici se dosáhne nastavení požadovaného parametru.

Vícekanálový přístroj elektronicko-mechanického typu. Nastavuje se snadno a jednoduše otáčením potenciometrů pomocí šroubováku. Na předním panelu je také LED indikace stavu.

Přístroje podobného typu (např. NTE8) našly široké uplatnění v řídicích obvodech ventilačních systémů, topných modulů a zařízení umělého osvětlení.

Regulace přístrojů s digitální stupnicí

Použití přístrojů s funkcemi mechanického nastavení lze ukázat na příkladu domácího časovače značky REV Ritter, určeného k zapojení do domácí síťové zásuvky.

Tzv. «zásuvkové» relé, určené pro použití v domácnosti. Doba činnosti je obvykle omezena denním rozsahem. Tato doba je zcela dostačující pro domácí použití.

Pomocí zásuvky s časovačem lze v daném časovém rozsahu ovládat prakticky jakýkoli domácí spotřebič. K použití tohoto denního časovače stačí zařízení zapojit do zásuvky a nastavit.

Nastavení se provádí následujícími kroky:

1. Zvedněte všechny segmenty umístěné po obvodu nastavovacího disku.
2. Spusťte pouze ty segmenty, které odpovídají nastavenému času.
3. Otočením nastavovacího disku nastavte ukazatel disku na aktuální čas.

Například, pokud byly spuštěny segmenty mezi čísly stupnice 18 a 20, po spuštění časovače relé bude zátěž zapnuta v 18 hodin a vypnuta ve 20 hodin.

Celkově konstrukce mechanického relé REV Ritter umožňuje až 48 sepnutí za celých 24 hodin.

Modifikace „zástrčkového“ časového relé: 1 – zásuvka pro připojení zátěže; 2 – ruční ovládání; 3 – stupnice rozdělená na 24 hodin; 4 – programové segmenty; 5 – ukazatel aktuálního času; 6 – zástrčka pro zapojení do domácí sítě (+)

Zařízení zároveň podporuje funkci mimo-programového zapnutí zátěže. K tomu slouží samostatné tlačítko umístěné na boční straně těla. Pokud uživatel toto tlačítko aktivuje, zátěž se připojí k síti přímo, nezávisle na stavu kontaktů relé.

Připojení časového relé ve schématu řízení

Zařízení je nutné připojit s ohledem na soulad místa instalace s podmínkami uvedenými v technickém listu přístroje. Montáž zpravidla vyžaduje vertikální instalaci přístroje s tolerancí odchylky od svislice nejvýše 10°.

Teplotní hranice místnosti, kde se plánuje montáž a provoz časového relé, obvykle nepřekračují rozsah -20 °C až +50 °C.

Úroveň vlhkosti vzduchu v místě instalace přístroje nesmí překročit hodnotu 80 %. Elektrické schéma, do kterého se časovač instaluje, je třeba během instalace odpojit od síťového napájení.

Klasické schéma zapojení časového relé, v tomto případě pro přístroj spínající dva kanály se zátěží. Stejným principem se připojují zařízení s různým počtem spínání (+)

Přístroj jakékoli konstrukce tradičně obsahuje technický list, kde je uvedeno schéma zapojení. Mnoho časovačů, elektronicko-mechanických i digitálních, je doplněno schématem přímo na těle, které ukazuje, jak a v jakém pořadí připojit časové relé.

Klasický způsob zapojení vypadá takto:

1. Připojení napěťové linky na napájecí svorky přístroje.
2. Fázový vodič se přes jistič připojí ke vstupnímu kontaktu zátěže relé.
3. Výstupní kontakt zátěže relé se připojí přímo k fázovému vodiči zátěže.

V podstatě se schéma zapojení pro většinu přístrojů řídí stejným principem: připojení napájení k samotnému přístroji a zapnutí zátěže přes skupinu spínaných kontaktů.

V závislosti na typu relé (jednofázové, třífázové) a také na konstrukčních vlastnostech může být těchto kontaktních skupin několik.

Jednoduchou verzi časového relé lze vyrobit svépomocí. Schémata různých vlastnoručních výrobků jsou popsána v tomto článku.

Závěry a užitečné video k tématu

Video se zabývá možností použití modulárního zařízení, které obsahuje dvě nezávislá časově spínaná zařízení. Schéma umožňuje zapnutí dvou spotřebičů, nastavení jejich provozu v časových intervalech a další funkce.

Samozřejmě, všechny existující modifikace časových relé nelze pokrýt jedním skromným přehledem. K prozkoumání celého sortimentu přístrojů by bylo třeba napsat celou knihu. Ostatně příručky o různých typech časovačů jsou dostupné a potřebné informace lze vždy dohledat, pokud je zájem.

Máte co doplnit, nebo máte dotazy ohledně práce, výběru, připojení a nastavení časového relé? Můžete zanechat komentáře k příspěvku a účastnit se diskusí. Kontaktní formulář se nachází ve spodním bloku.