Pro zajištění odolnosti ochrany nebo pro sestavení logických elektronických obvodů jsou v jejich složení zahrnuty prvky, které zajišťují zpoždění odezvy. Většina moderních elektrických obvodů používá jako takový prvek časové relé.
Jmenování
Časové relé je navrženo tak, aby vytvářelo standardizované časové zpoždění během provozu jakýchkoli zařízení. Takové logické prvky umožňují vytvoření určité sekvence při spínání a spouštění zařízení. Díky zpožděnému napájení se provádí automatické řízení signálů vydávaných z časového relé.
Časová relé se instalují v ochranných obvodech jako meziprvek pro zajištění selektivity, konstrukce stupňů, přechodů scénářů atd.
Zařízení a princip činnosti
Konstrukčně se časové relé skládá z několika prvků, jejichž počet a funkce se mohou výrazně lišit v závislosti na typu relé. Běžnými bloky jsou měřicí blok, zpožďovací blok a pracovní blok.
- První z nich představují elektromagnetické cívky, polovodičové prvky a mikroobvody, které reagují na příchozí signály elektrického proudu.
- Zpožďovací blok je realizován hodinovým mechanismem, můstkem, elektromagnetickým nebo pneumatickým tlumičem.
- Pracovním prvkem jsou kontakty nebo výstup z analogového nebo digitálního obvodu, který řídí dodávku napětí do určitých obvodů.
V závislosti na konstrukčních vlastnostech konkrétního modelu se jeho princip fungování bude lišit.
Princip fungování časového relé spočívá ve vytvoření časového intervalu od začátku signálu do časového relé do doby, než spotřebitel tento signál obdrží. Další operace a napájení pracovního prvku se budou radikálně lišit v závislosti na typu zařízení, proto by měl být princip fungování posuzován pro každý typ časového relé zvlášť.
S elektromagnetickým zpomalením
Strukturálně se takové časové relé skládá z elektromagnetické cívky, magnetického obvodu (jha), pohyblivé kotvy, zkratovacího pouzdra a vypínací jednotky, které jsou znázorněny na obrázku níže:
Princip činnosti elektromagnetického relé spočívá ve vytvoření magnetického toku v jádru magnetu, indukovaného z cívky. Magnetický tok přitahuje kotvu s kontakty. V takovém režimu by však zařízení bylo běžným mezilehlým relé, takže se k oddálení sepnutí kontaktů používá pouzdro. Vytváří elektromagnetický tok v zkratovaném obvodu opačného směru, čímž se oddaluje nárůst hlavního proudu a způsobuje se zpoždění časového intervalu.
U elektromagnetických modelů je zpoždění zpravidla od 0,07 do 0,15 sekundy, zařízení pracuje ze stejnosměrných obvodů.
S pneumatickým zpomalením
Tento typ se používá v obráběcích strojích různých průmyslových odvětví, ve speciálních případech existují i hydraulické modely. Takové časové relé se skládá z pracovní cívky namontované na magnetickém obvodu, kontaktů a pneumatické membrány nebo membrány působící jako tlumič.
Princip činnosti pneumatického časového relé spočívá v tom, že když je na vinutí přivedeno napětí, v jádru vznikne magnetický tok, který ho uvede do pohybu. K okamžitému přenosu kontaktů však nedochází kvůli přítomnosti vzduchové mezery pod membránou. Doba zpoždění zapnutí bude určena množstvím vzduchu v tlumiči a rychlostí jeho odvádění. Pro nastavení tohoto parametru jsou pneumatické modely vybaveny šroubem, který zvětšuje nebo zmenšuje objem komory nebo šířku výstupního ventilu.
S kotvou nebo hodinovým mechanismem
Konstrukční rozdíl časového relé s hodinovým mechanismem spočívá v přítomnosti pružinového zařízení, které je navíjeno elektrickým pohonem nebo ručně. Jeho zpoždění odezvy je určeno polohou zapínací příznaku na ciferníku.
Když se objeví řídicí signál, mechanismus se uvolní a pružina pomalu pohybuje pracovním prvkem otáčejícím se podél stupnice. Po dosažení nastavené značky se zátěž zapne sepnutím dvojice kontaktů. Časové zpoždění lze zvolit pomocí speciálních svorek nebo nastavením nastavitelné rukojeti do určité polohy. Konkrétní způsob ovládání se bude lišit v závislosti na modelu a výrobci.
Časová relé motoru
Charakteristickým rysem motorových relé je přítomnost vlastního motoru, který se zapíná společně s cívkou. Princip činnosti takového zařízení je znázorněn na obrázku níže:
Napětí je přiváděno do elektrického obvodu sestávajícího z cívky 1 a synchronního motoru 2. Po nabuzení vinutí statoru v motoru jeho hřídel uvede do pohybu převodový systém 3 a 4, který se obvykle skládá z několika ozubených kol. Otáčením ozubených kol relé motoru vzniká mechanický tlak na páku, která stlačuje kontakty. Nastavení rozsahu expozice se provádí pohybem zámku 8.
Elektronická časová relé
Moderní elektronická relé jsou automatické spínače, jejichž princip napájení signálu z výstupu je regulován nastavením řetězce R – C, parametry mikroobvodů nebo polovodičových prvků. Nejjednodušší možností je společný provoz kondenzátoru a rezistoru, znázorněný na obrázku níže:
V závislosti na poměru ohmického odporu rezistoru a kapacity kondenzátoru bude doba jeho nabíjení určovat napájecí napětí v elektronickém zařízení. Tento příklad ukazuje nejjednodušší verzi časového řetězce; moderní modely mohou obsahovat složitější struktury, včetně několika R-C větví nebo jejich kombinací s tranzistory, můstky a dalšími prvky. Elektronické modely mají oproti jiným typům relé řadu významných výhod:
- Relativně menší rozměry;
- Vysoká přesnost odezvy;
- Široký rozsah nastavení – od desetin sekundy až po hodiny nebo dny;
- Automatické ovládání – pohodlný programovací systém a jeho vizuální zobrazení na obrazovce.
Tyto výhody určují rozsáhlou náhradu jiných zastaralých modelů elektronickými relé.
Cyklický
Cyklická časová relé jsou zařízení, která po určité době vydávají řídicí signál (pro ohřev konvice, otevření oken ráno, zapnutí budíku v noci atd.). Takové automatické zapínání má určitý scénář, který se po určité době opakuje, a proto se tato skupina zařízení nazývá také scénářové spínače. Dříve se cyklické zapínání provádělo pomocí mechanického pružinového zařízení, dnes je tato funkce přenesena na mikroprocesorové prvky. Elektronické časovače se široce používají v různých oblastech, některé z nich jsou znázorněny na obrázku:
Jak si vybrat?
Při výběru konkrétního modelu časového relé se musíte řídit následujícími zásadami týkajícími se jeho parametrů:
- Typ a velikost provozního napětí – různé modely lze připojit k domácí síti 220 V AC nebo provozovat z redukovaných řídicích obvodů 12, 42, 127 V atd.
- Přípustný zatěžovací proud – určuje propustnost kontaktů časového relé bez jejich přehřátí.
- Rozsah doby odezvy kontaktu a citlivost nastavení tohoto parametru určují rychlost sepnutí časového relé, možnost jeho změny v libovolných mezích a možný krok nastavení.
- Konstrukční vlastnosti a princip činnosti – pokud místní podmínky neumožňují klasické kontaktní spínání z důvodu nebezpečí výbuchu, je nutné instalovat bezkontaktní modely.
- Odolnost proti vlhkosti a teplotní rozsah – určuje přípustné parametry prostředí, ve kterých lze toto časové relé použít.
- Typ zařízení (cyklický nebo mezilehlý) – první z nich nastavuje určitou periodicitu výstupního signálu a druhý funguje jako mezilehlý článek, který zajišťuje časové zpoždění v existujícím obvodu.
Příklady schémat zapojení
V závislosti na konkrétním modelu časového relé nebo na úkolech, které musí řešit, se schéma zapojení může radikálně lišit.
Podívejte se na obrázek 7, tento příklad ukazuje jednu z nejjednodušších možností ovládání osvětlovacích zařízení pomocí časového relé. Řídicí signál je přiveden na svorky 1 a 2 a na zátěž ze svorky 3 a nulového vodiče. Svorka 4 je napájena ze sítě 220 V. Tento obvod je široce používán pro domácí potřeby a prakticky se nepoužívá pro průmyslové účely, protože zajišťuje provoz pouze s jedním spotřebičem (osvětlovací zařízení, vedení, alarm atd.).
Obrázek 8 znázorňuje schéma zapojení časového relé, zde je způsob napájení podobný předchozímu schématu. Na výstupu zařízení je však realizováno připojení dvou nezávislých skupin spotřebičů z kontaktů 3 a 5, které mohou mít individuální logiku provozu. Tento způsob zapojení poskytuje mnohem větší funkčnost, díky čemuž se používá v místech, kde je vyžadováno ovládání několika zařízení najednou.
Jak je vidět na obrázku 9, při připojování výkonného zařízení, pro které časové relé nemůže dodávat energii z důvodu nedostatečné vodivosti vlastních obvodů, se logický prvek připojuje přes výkonový stykač. V tomto obvodu je pracovním prvkem stykač, do kterého je přiváděn řídicí signál z kontaktů časového relé. Hlavní výhodou takového zapojení je schopnost napájet spotřebič libovolného výkonu a principu fungování.
Video k rozvíjení tématu
Seznam použité literatury
- Figurnov E. P. „Ochrana relé“ 2004
- Iglovsky I. G., Vladimirov G. V. „Příručka nízkoproudých elektrických relé“ 1984
- Filipcheiko I. P., Rybin G. Ya. “Elektromagnetická relé” 1968
- Gurevič V.I. „Elektrická relé. Zařízení, princip činnosti a použití. Příručka pro inženýry“ 2011
- Andreev V.A. „Reléová ochrana napájecích systémů v příkladech a úlohách“ 2008
- Bass E.I., Doroguntsev V.G. „Reléová ochrana elektrických energetických systémů“ 2002
