Haupttypen und Funktionsprinzip von Zeitrelais

Zeitrelais sind dazu bestimmt, eine voreingestellte Sequenz des Ein- und Ausschaltens verschiedener Geräte, Schaltelemente und Alarmmeldungen zu realisieren. Mit Hilfe von Zeitsteuergeräten werden die eingestellten Schalt- und Steuerverzögerungen gebildet. Bei den meisten Zeitsteuerungen kann die Dauer des EIN- oder AUS-Intervalls eingestellt werden. Je nach Bauart des Zeitrelais kann die Einstellung mechanisch, elektronisch oder programmatisch erfolgen.

Funktionsprinzip von Zeitrelais

Das Grundprinzip des Zeitrelais besteht darin, das Einschalten, Ausschalten oder Schalten von Steuergruppen von Kontakten zu verzögern. Die Implementierung der Verzögerung hängt von der Konstruktion des Geräts ab. Gemeinsame Unterschiede zwischen den verschiedenen Relaistypen liegen im Bereich des Schaltverhaltens. Auf dieser Grundlage werden zwei Gruppen von Relaisgeräten unterschieden:

• Mit verzögerter Abschaltung;
• mit Einschaltverzögerung.

Bei vielen Relais kann die Schaltart gewechselt werden oder sie haben beide.

Das Prinzip der Zeit- und Kontaktsteuerung hängt von der Konstruktion des Relais ab, aber der allgemeine Algorithmus ist wie folgt:

• Bei der Inbetriebnahme wird die Kontaktgruppe betätigt, die nach der Art der Schaltung organisiert ist (bei Zeitrelais mit Schaltverzögerung sind die Kontakte geschlossen);
• gleichzeitig wird der Zeitverzögerungsmechanismus betätigt (der Taktoszillator in elektronischen Geräten gestartet wird);
• Nach Ablauf der eingestellten Zeit kehrt die Kontaktgruppe ihren Zustand um.

Das dreistufige Relais zeichnet sich durch einen komplexeren Betriebsalgorithmus aus. Der Arbeitsablauf ist wie folgt:

1. Kreislauf offen.
2. Start. Der Stromkreis wird geschlossen, der Countdown beginnt.
3. Die Ablesung endet. Kreislauf geschlossen.

Bei zyklischen Geräten wird die obige Abfolge mehrmals wiederholt.

Der Zeitablauf wird manuell oder automatisch durch direktes Schließen der Stromkontakte oder durch einen Elektromagneten, der auf den Mechanismus wirkt, gestartet.

Zeitrelais mit verzögerter Aktivierungsfunktion auf die gleiche Weise.

Typen und Klassifizierung

Es werden folgende Zeitschaltuhrtypen verwendet, die zur Klassifizierung der Zeitschaltuhr herangezogen werden

• pneumatisch;
• Motor;
• elektromagnetisch;
• Uhr (Anker);
• elektronisch.

Der nächste Unterschied ist der Wert der Versorgungsspannung des Steuerelektromagneten, der die anfängliche Betätigung des Aktors oder Mechanismus vornimmt, und des Elektromagneten, der das Schalten der Ausgangsklemmen steuert. Die gebräuchlichsten Arten von Zeitrelais sind Spannung:

• 12 V Gleichspannung;
• 24 V DC;
• 220 Volt AC.

380-V-Zeitrelais werden in Dreiphasennetzen mit Dreieckschaltung eingesetzt.

Die Betriebsspannung unterscheidet sich von der Schaltspannung, die von der Konstruktion und der Leistung der Kontaktgruppen abhängt. Die Betriebsspannung ist für die Funktion des Geräts erforderlich und muss innerhalb der streng festgelegten Grenzen liegen. Die Mindestschaltspannung ist nicht begrenzt. Bei Überschreitung der zulässigen Werte besteht die Gefahr von Durchschlägen zwischen den Kontakten.

Das Gleiche gilt für den Schaltstrom. Überschreitet der Strom den zulässigen Wert, kann es zu Verbrennungen oder Versinterungen der Kontaktgruppen oder zu Lichtbogenbildung bei Kontaktunterbrechung kommen.

Die Betriebsspannung richtet sich nach den Sicherheitsanforderungen. Je höher die Leistung des Betätigungsmagneten ist, desto höher ist die Stromaufnahme des Magneten. 24-Volt-Zeitrelais sind am weitesten verbreitet, da dies die vorteilhafteste Kombination aus Spannung und Stromaufnahme des Relais ist.

In Fahrzeugen werden Zeitrelais mit einer Versorgungsspannung von 12 V verwendet, da dies der gängigste Wert im Fahrzeugbordnetz ist. Zum Beispiel Zeitrelais für die Steuerung von Scheibenwischern und Blinkern. Die Kontaktgruppen dieser Geräte sind sehr zuverlässig und verfügen über eine große Stromreserve, um Verbrennungen zu vermeiden, denn die Sicherheit im Straßenverkehr hängt von einem störungsfreien Betrieb ab.

Alle oben erwähnten Typen ermöglichen mehrkanalige Zeitrelais. In diesem Fall werden die Stromkreise durch mehrere unabhängige Gruppen von Kontakten geschaltet. Bei einfachen Konstruktionen werden die Gruppen gleichzeitig betätigt, bei komplexen Konstruktionen in Abhängigkeit vom programmierten Algorithmus.

Elektronische Geräte bieten eine große Vielfalt bei der Anzahl der Gruppen und dem Betriebsalgorithmus. Mit Mikrocontrollern entwickelte Schaltungen haben einen geringen Platzbedarf, der nur durch die Art und Größe der die Last schaltenden Betätigungselemente begrenzt wird.

Die Zuverlässigkeit der Geräte und Mechanismen hängt von der Eignung der Konstruktion ab. Die Wahl des Zeitrelais liegt in der Auswahl eines Typs, der alle Anforderungen erfüllt, die da wären:

• Betriebsspannung;
• Schaltspannung und -strom;
• die Dauer der Zeitintervalle;
• Genauigkeit der Verzögerungseinstellung;
• Einschalt- oder Ausschaltvorgang;
• Einschalt- und Ausschaltkontrolle.

Zyklische Zeitrelais

Diese Art von Zeitrelais erzeugt automatisch und kontinuierlich bestimmte Zeiträume. Wenn Sie sich fragen, warum zyklische Relais benötigt werden, so werden sie am häufigsten eingesetzt in automatische Lichtsteuerungssysteme (Straßenbeleuchtung, Viehzuchtbetriebe, Aquarien, usw.).

Elektromagnetische

Elektromagnetische Geräte werden auch als elektromagnetische Zeitrelais bezeichnet. Sie zeichnen sich durch ihren einfachen Aufbau aus und werden in automatischen Relaissystemen eingesetzt. Die Spule der Magnetspule enthält eine kurzgeschlossene Spule in Form eines Kupferzylinders, die den schnellen Anstieg und Abfall des magnetischen Flusses verhindert, wodurch sich der Anker des beweglichen Systems verzögert bewegt. Die Verzögerungszeit bis zur Betätigung beträgt 0,07 bis 0,11 Sekunden, die bis zur Freigabe 0,5 bis 1,4 Sekunden. Nachteilig:

• Unmöglichkeit der Korrektur der Verzögerungszeit;
• Betrieb nur mit Gleichstrom.

Pneumatisch

Der Retarder in dieser Konstruktion ist ein pneumatischer Dämpfer, der über eine kalibrierte Düse mit Luft versorgt wird. Sein Durchflussquerschnitt wird durch eine Nadel mit einer speziellen Schraube reguliert.

Vorteile: Benötigt keine Stromzufuhr.

Nachteilig:

• Geringe Zeitgenauigkeit (über 10%);
• Anfälligkeit für Luftverschmutzung.

Motor:

Stellt einen Synchronmotor dar, der eine Welle mit Kontaktgruppen über ein Getriebe antreibt. Kann eine elektromagnetische Kupplung enthalten, die die Motorwelle vom Getriebe entkoppelt. Die Haltezeit reicht von wenigen Sekunden bis zu mehreren Stunden.

Nachteilig:

• schlechte Verweilzeitgenauigkeit;
• funktioniert nur in einem engen Temperaturbereich nicht;
• Der Mechanismus muss regelmäßig gereinigt und geschmiert werden.

Mit Uhr und Ankermechanismus.

Nach dem Prinzip der mechanischen Uhren gebaut. In der Industrie wird zum Aufziehen der Feder eine Stromwicklung verwendet. Je höher der Strom in der Wicklung ist, desto mehr wird die Feder zusammengedrückt und desto schneller bewegt sich das Uhrwerk. Sie stellen die Zeit nicht sehr genau ein. Das Einstellen eines mechanischen Relais ist vergleichbar mit dem Einstellen eines Weckers.

Elektronisch .

Die häufigste Klasse von Geräten. Sie werden mit elektronischen Bauteilen hergestellt. Als Zeiteinstellelement wird ein Taktfrequenzoszillator oder eine Netzfrequenzsynchronisation verwendet.

Sie zeichnen sich durch das breiteste Frequenzfenster aus. Das minimale Intervall wird in Mikrosekunden angegeben, das maximale in Tagen, Monaten und Jahren. Die Frequenzschritte werden elektronisch eingestellt (über Schalter) oder Software (durch Änderung der internen Programmkoeffizienten oder über eine Schnittstelle von externen Geräten).

Das Stunden-, Tages- oder Wochenrelais ist bei elektronischen Uhren oft eine Option.

Elektronische Zeitrelais bieten die größte Auswahl an Steuerschaltungsoptionen, einschließlich mehrkanaliger Versionen oder zyklischem Betrieb.

Als Aktoren zum Schalten der Relaislast werden Halbleitertaster oder Elektromagnete mit unterschiedlichen Kontaktgruppen eingesetzt.

Die Vorteile der elektronischen Geräte sind:

• der breiteste Bereich für die Einstellung der Verzögerung;
• die kleinste Größe und das geringste Gewicht;
• hohe Zuverlässigkeit;
• die höchste Genauigkeit bei der Einstellung von Zeitintervallen.

Die Belichtungsgenauigkeit hängt nur von der Frequenzstabilität des Hauptoszillators ab. Durch den Einsatz von thermisch stabilisierten Quarzoszillatoren kann eine Genauigkeit im Tausendstel-Prozent-Bereich erreicht werden.

BenachteiligungenDie Zeitrelaisschaltungen haben folgende Nachteile: Sie benötigen eine externe Stromversorgung für den Betrieb der elektronischen Bauteile.

Zeitrelais gibt es in einer Vielzahl von Schaltungen. Diese reichen von den einfachsten bis hin zu den komplexesten mikrocontrollerbasierten Systemen.

Anwendungen

Zeitrelais werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen es erforderlich ist, die Intervalle für das Ein- und Ausschalten von Geräten genau einzuhalten und in vorgegebenen Zeitabständen Signale zu geben.

Örtliche Gegebenheiten und Anforderungen bestimmen den Einsatz des einen oder anderen Gerätetyps.

Elektronische Geräte sind in der Lage, all diese Dinge zu ersetzen, sofern eine externe Stromversorgung vorhanden ist.

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