Tidsrelæ: funktionsprincip, tilslutningsdiagram og anbefalinger til indstilling

En enhed, der aktiveres ved udløb af en indstillet tidsperiode, kaldes et tidsrelæ – enheden har fundet bred anvendelse inden for elektroteknik, elektricitet og elektronik. Takket være dens brug i kredsløbsløsninger er det muligt at implementere mere fleksible styrefunktioner til forskellige maskiner og apparater.

Afhængigt af enhedens konstruktion og funktionsprincip kan man organisere elektriske kredsløb med forskellig kompleksitet.

Vi foreslår at forstå, hvilke typer tidsrelæer der findes, og hvad deres specifikationer for funktion og anvendelse er. Teoretisk materiale er suppleret med praktiske anbefalinger til tilslutning og indstilling af tidsstyringsenheden.

Tidsrelæets funktionsprincip

Elektroniske enheder præsenteres med konstruktiv mangfoldighed, derfor bør princippet for tidsrelæets indretning betragtes under hensyntagen til hver konstruktiv variation separat.

Sådan ser en af de mange konstruktioner af tidsrelæer ud. I bund og grund minder enheden om en almindelig kontaktor, hvis handling dog er bundet til tidens cyklus.

Med hensyn til de udførte handlinger anvendes i praksis elektromagnetiske, pneumatiske, elektroniske konstruktioner og enheder med urværk.

Mulighed #1: Elektromagnetiske enheder

Enheder, der understøtter elektromagnetisk funktionsprincip, er som regel udelukkende beregnet til brug i kredsløb med jævnstrømsforsyning.

Konstruktion af elektromagnetisk tidsrelæ REV-814: 1 – fast kontaktsamling; 2 – bøjle; 3 – dæmpemekanisme af kobber; 4 – vinkelbeslag; 5 – hovedkredsløbets spolekerne; 6 – anker; 7 – ankerets bevægelige kontakter

Tidsaktiveringsområdet er normalt 0,07 – 0,11 sek ved tilkobling og 0,5 – 1,4 sek ved frakobling. Konstruktionen af sådanne tidsrelæer indeholder to arbejdsspoler, hvoraf den ene er en kortsluttet kreds i form af en kobberring.

Når elektrisk strøm passerer gennem hovedspolen, bemærkes en stigning i magnetisk flux. Denne flux danner strøm i den kortsluttede spole, hvorved stigningen af den magnetiske flux i hovedspolen begrænses.

Som et resultat dannes tidskarakteristikken for bevægelsen af aktuatorens anker, eller med andre ord skabes der en tidsforsinkelse for aktivering.

Forbedret konstruktion af tidsrelæ af elektromagnetisk type. Denne model understøtter omskiftning af fire uafhængige belastningskanaler. Samtidig ser enheden svagere ud med hensyn til strømparametre sammenlignet med ældre modeller (+)

Hvis strømtilførslen til hovedsløjfen afbrydes, forbliver magnetfeltet i den kortsluttede vikling aktivt i et stykke tid på grund af induktanseffekten. Derfor slukker relæet ikke i denne periode.

Mulighed #2: Pneumatiske enheder

Konstruktioner baseret på pneumatiske systemer – en slags eksklusive enheder. Sådanne enheder er udstyret med en speciel forsinkelsesmekanisme – en pneumatisk dæmpningsmekanisme.

Forsinkelsestiden for pneumatiske relæer kan justeres ved at formindske eller forøge tværsnittet af røret, som luften tilføres gennem. Til dette formål er pneumatiske relækonstruktioner forsynet med en justeringsskrue.

En af de almindelige konstruktioner af pneumatiske enheder. En ret simpel pålidelig udførelse. Parametre for omskiftbar strøm op til 16 ampere. Der anvendes en minikontakt med to kanaler som omskifter.

Indstillingsområdet for tidsforsinkelsen for pneumatiske relæer er i gennemsnit 1 – 60 sekunder. Der findes dog eksemplarer, der næsten dækker dette område dobbelt så meget. Ganske vist er der i praksis observeret små afvigelser (ca. 10%) med hensyn til nøjagtigheden af udløsning i forhold til de indstillede værdier.

Mulighed #3: Urværksmodifikationer

Såkaldte ur-tidsrelæer har fundet bred anvendelse inden for elektrik. Denne type enheder bruges ofte i konstruktioner af automatiske afbrydere, beregnet til beskyttelse af kredsløb med spænding 500 – 10000 volt. Forsinkelsesområdet er 0,1 – 20 sekunder.

Driftsprincippet for urmodeller er baseret på arbejdet med en fjeder, der spændes af en mekanisk drev (anker) fra elektromagneten. Omskiftning af kontaktsgrupperne for ur-tidsrelæet udføres efter den tid, der er gået, hvis værdi tidligere blev indstillet på enhedens skala.

En repræsentant for en ret gammel serie af enheder – et tidsrelæ med urværk. I mellemtiden har denne type enheder vist pålidelig fejlfri drift under meget forskellige forhold.

Hastigheden af enhedens mekanisme er direkte forbundet med strømstyrken, der løber gennem elektromagnetens vikling. Denne faktor gør det muligt at indstille enheden til at udføre beskyttelsesfunktioner. Kendetegnet ved en sådan beskyttelse er fuldstændig uafhængighed af påvirkning fra omgivelsestemperaturen.

Mulighed #4: Elektroniske relæer

I de seneste år har elektroniske versioner, næsten overalt hvor tidsrelæer kan anvendes, erstattet de forældede elektromekaniske modeller.

Denne type apparater har en række fordele:

• små kabinettstørrelser;
• høj nøjagtighed i udløsning;
• bekvem indstillingsmekanisme;
• visuel visning af information.

Elektroniske versioner fungerer som regel på basis af digitale impulstællere. Mange moderne enheder er bygget på højtydende mikroprocessorer. Digitale relæer er normalt designet til omskiftning af lavinduktive eller ikke-induktive belastninger.

En moderne udvikling – et digitalt relæ, der er beregnet til at sikre tidsstyret omskiftning. Det tiltrækker med bekvemmelighed i betjening og kontrol, fleksibel indstilling og udseende.

For at indstille et digitalt tidsrelæ er det tilstrækkeligt at angive de nødvendige tidsparametre ved hjælp af funktionstaster, der er placeret direkte på kabinettets frontpanel.

Indstilling er normalt tilgængelig i brede tidsintervaller og gør det muligt at dække ikke kun sekunder, minutter, timer, men også ugedage. Som eksempel kan man overveje en model af et elektronisk ugerelæ – en timer.

En elektronisk timer med funktioner til automatisk tænd/sluk kan med succes anvendes i styringskredsløb til forskellige typer enheder. Det såkaldte 'ugerelæ' sikrer udførelse af omskiftningsfunktioner i overensstemmelse med det indstillede tidsinterval inden for en ugecyklus. Sådanne enheder anvendes i systemer “smart home”.

For eksempel åbner apparatet muligheder:

• at omskifte belysningssystemer på et bestemt tidspunkt;
• at starte eller stoppe produktionsudstyr;
• at aktivere/deaktivere sikkerhedssystemer.

Apparatet er lille i størrelsen og har flere funktionstaster. Ved at bruge systemtastaturet kan brugeren nemt indstille (programmere) det.

Brugerfunktionaliteten af det digitale tidsrelæ – et kontrolpanel med taster til indstilling af parametre. Plus en LCD-skærm, hvor al nødvendig information vises.

Programmeringstilstand aktiveres ved at trykke og holde knappen, der er markeret med symbolet «P». Systemreset udføres med tasten «Reset». Ændring af relæets tidsindstillinger sker ved hjælp af tasterne til indstilling af minutter, timer, ugedage, når programmeringstilstanden er aktiv.

Standard tilslutningsdiagram for tidsrelæet giver mulighed for at indstille en af to styringstilstande – manuel eller automatisk. Bekvemmeligheden ved at indstille et digitalt relæ leveres af en informativ LCD-skærm.

Indstilling af elektronisk-mekaniske analoge relæer

Systemer til industriel automatik samt forskellige husmoduler er ofte udstyret med elektromekaniske enheder, hvis konstruktion giver mulighed for justering via potentiometre.

Elektromekanisk tidsmålingsenhed med parameterjustering via potentiometre. Der findes forskellige konfigurationer af sådanne enheder, hvilket gør det muligt at anvende dem i kredsløb af varierende kompleksitet.

På frontpanelet af sådanne enheders kabinet er der en potentiometeraksel (eller flere aksler), beregnet til at drejes med en skruetrækker. Omkring akslen (akslerne) er der en skala med indstillingsværdier.

Slidsen på akslen til skruetrækkerbladet fungerer som en indikator, der ændrer position, når akslen drejes. Ved at placere denne indikator over bestemte værdier på den markerede skala opnås justering af den ønskede parameter.

Multikanalsenhed af elektronisk-mekanisk type. Den indstilles nemt og enkelt ved at dreje potentiometre med en skruetrækker. På frontpanelet er der også LED-statusindikering.

Enheder af denne type (f.eks. NTE8) anvendes bredt i styringskredsløb til ventilationssystemer, varmemoduler og kunstig belysning.

Justering af enheder med digital skala

Brugen af enheder med mekaniske justeringsfunktioner kan demonstreres med eksemplet på en husholdningstimer af mærket REV Ritter, der er designet til at tilsluttes en hjemlig stikkontakt.

Det såkaldte 'stikkontakt-relæ', beregnet til husholdningsbrug. Tidsindstillingen er normalt begrænset til et døgnområde. Denne tid er tilstrækkelig til husholdningsbrug.

Ved hjælp af en stikkontakt med timer kan man styre praktisk talt enhver husholdningsapparat inden for et indstillet tidsområde. For at bruge denne dagtimer skal du blot tilslutte enheden til stikkontakten og indstille den.

Justeringen omfatter følgende trin:

1. Løft alle segmenter, der er placeret langs justeringsskivens omkreds.
2. Sænk kun de segmenter, der svarer til indstillingstiden.
3. Drej justeringsskiven for at indstille skiveindikatoren på det aktuelle tidspunkt.

Hvis f.eks. segmenterne mellem skalatal 18 og 20 er sænket, vil belastningen blive tændt kl. 18 og slukket kl. 20, når relæet begynder at tælle tid.

Generelt tillader konstruktionen af det mekaniske relæ REV Ritter op til 48 tændinger i løbet af 24 timer.

Modifikation af tidsrelæ med stikdåse: 1 – stikdåse til tilslutning af belastning; 2 – manuel betjening; 3 – skala inddelt i 24 timer; 4 – programsegmenter; 5 – viser for aktuelt tidspunkt; 6 – stik til tilslutning i husstandens stikkontakt (+)

Derudover understøtter enheden en funktion til ikke-programmeret tænding af belastningen. Til dette formål er der en separat knap placeret på kabinettets side. Hvis brugeren aktiverer denne knap, tilsluttes belastningen direkte til nettet, uafhængigt af relækontakternes tilstand.

Tilslutning af tidsrelæ i styrekredsløb

Enheden skal tilsluttes under hensyntagen til, at installationsstedet opfylder de betingelser, der er angivet i apparatets tekniske datablad. Generelt forudsætter monteringen en lodret installation af enheden med en tolerance på højst 10° fra lodret.

Temperaturgrænserne for det rum, hvor tidsrelæet skal installeres og anvendes, overstiger normalt ikke intervallet -20°C til +50°C.

Luftfugtighedsniveauet i enhedens installationsområde må ikke overstige 80%. Det elektriske kredsløb, hvori timeren installeres, skal afbrydes fra netforsyningen under installationen.

Klassisk tilslutningsdiagram for tidsrelæ, i dette tilfælde for en enhed, der skifter to kanaler med belastning. Efter samme princip tilsluttes enheder med forskelligt antal kontakter (+)

En enhed af enhver konstruktion har traditionelt et teknisk datablad, hvor tilslutningsdiagrammet er angivet. Mange elektronisk-mekaniske og digitale timere er forsynet med et diagram, der er påført direkte på kabinettet og viser, hvordan og i hvilken rækkefølge tidsrelæet skal tilsluttes.

Den klassiske tilslutningsmetode ser således ud:

1. Tilslutning af spændingsledning til enhedens strømterminaler.
2. Faseledningen forbindes via en afbryder til relæets belastningsindgangskontakt.
3. Relæets belastningsudgangskontakt tilsluttes direkte til belastningens faseledning.

I bund og grund er tilslutningsdiagrammet for de fleste enheder opbygget efter samme princip: tilslutning af strøm til selve enheden og tænding af belastningen via en gruppe af skiftbare kontakter.

Afhængigt af relætypen (enfaset, trefaset) samt konstruktionsmæssige egenskaber kan der være flere af disse kontaktgrupper.

En simpel version af et tidsrelæ kan laves i hånden. Diagrammer over forskellige hjemmelavede konstruktioner er beskrevet i denne artikel.

Konklusioner og nyttig video om emnet

I videoen overvejes muligheden for at bruge en modulær enhed, hvor der er to uafhængige tidsstyringsenheder. Diagrammet omfatter tænding af to husholdningsapparater, indstilling af deres drift i tidsintervaller og andre funktioner.

Selvfølgelig kan man ikke dække alle eksisterende variationer af tidsrelæer i en beskeden gennemgang. For at gennemgå hele sortimentet af enheder ville det kræve at skrive en hel bog. Faktisk er der referenceværker om forskellige typer timere, og hvis man ønsker det, kan man altid finde de nødvendige oplysninger.

Har du noget at tilføje, eller har du spørgsmål om drift, valg, tilslutning og indstilling af tidsrelæer? Du kan efterlade kommentarer til indlægget og deltage i diskussioner. Kontaktformularen findes i det nederste afsnit.