5.12. Реле часу
Для
створення витримки часу служать реле часу. До реле часу ставляться загальні
вимоги:
– стабільність
витримки часу;
– мала потужність,
яка споживається, вага і розміри;
– достатня
потужність контактної системи.
Повернення
реле у вихідний стан здійснюється при знеструмленні, тому до 
не пред’являють
особливих вимог і він може бути дуже низьким.
До
реле часу пред’являються специфічні вимоги і для схем керування електроприводу
– це зносостійкість, до реле захисту енергосистем – точність витримки часу.
Розрізняють
електромагнітні, моторні, електронні та механічні реле часу. В електромагнітних
реле часу витримка створюється короткозамкненою обмоткою у вигляді гільзи, яка
розташована на осерді, або схемним рішенням (рис. 5.20).
Рис. 5.20. Електромагнітні реле часу
В
електромагнітних реле часу витримку часу можна регулювати за допомогою пружини
повернення або немагнітної прокладки.
Промисловість випускає електромагнітні
реле часу типів РЭВ 811 – РЭВ 818, які забезпечують витримку часу від 0,25 до
5,5 с , та РЭВ 81, у яких витримка часу від 0,15 до 4 с. Реле серії РЭВ-800 застосовується в
схемах автоматичного керування в якості електромагнітних реле часу, реле струму, напруги й проміжних реле
тільки на постійному струмі. Будову реле часу типу РЭВ-800 показано на
рис. 5.21.
а) б)
Рис. 5.21.
Реле часу з електромагнітним сповільненням РЭВ 800: а – будова; б – зовнішній
вигляд
Реле часу являє собою звичайне реле
напруги, на сердечник якого насаджена короткозамкнена обмотка 3. Витримка часу отримується внаслідок того, що при включенні котушки реле й наростанні
створюваного нею потоку в короткозамкненій обмотці наводиться ЕРС. Остання викликає струм
такого напрямку, при якому магнітний потік
короткозамкненої обмотки спрямований зустрічно
потоку живильної обмотки. Результуючий струм дорівнює різниці цих потоків. Швидкість наростання потоку
в електромагніті зменшується й час спрацювання збільшується. Сповільнення електромагніта при спрацюванні виходить невеликим.
При
відключенні котушки реле струм у ній спадає. Спадання магнітного потоку
визначається процесом загасання цього струму. При спаданні потоку в
короткозамкненій обмотці 3 наводиться
ЕРС і виникає струм, спрямований так, що потік, створюваний цією обмоткою,
перешкоджає зменшенню потоку в системі. Уповільнене спадання потоку створює
витримку часу при відпусканні. Магнітопровід реле виготовлений з
низьковуглецевої сталі й кріпиться на плиті за допомогою литого алюмінієвого
цоколя 1, що одночасно служить для
кріплення контактної системи. Алюмінієвий цоколь створює додатковий контур для
вихрових струмів, що призводить до збільшення витримки часу. На сердечнику
магнітопроводу перебуває робоча котушка 2
на напругу 220 В. Котушка є безкаркасною, бандажною, компаундною, кріпиться на
сердечнику за допомогою алюмінієвого кільця 14,
що також сприяє збільшенню витримок часу. Короткозамкнена обмотка у вигляді
сплюсненої гільзи 3 встановлена на
прямолінійній частині магнітопроводу. Конструкція
реле забезпечує поворот якоря на призмі, що підвищує його механічну
зносостійкість.
Протидіюче
зусилля створюється пружиною 4.
Величина зусилля пружини вибирається з умови забезпечення необхідного
натискання в розмикальних контактах реле й повернення якоря у вихідне положення
після того, як якір відірветься від сердечника. Регулювання тиску пружини
виконується корончатою гайкою 5, що
фіксується за допомогою шплінта. Упор 7
обмежує хід якоря 5 у відключеному
стані реле. Первісний відрив якоря від сердечника в основному виконується
пружиною 8, встановленої на якорі.
Шляхом зміни зусилля, що розвивається цією пружиною, здійснюється плавне
регулювання витримки часу реле. Пружина верхнім кінцем упирається в тарілчасту
шайбу 9, що втримується гайками,
наверненими на шпильку 10. Нижній
кінець 11 передає зусилля на два
латунних штифти 12, що вільно
переміщаються в отворах якоря. При включенні реле, штифти 12 упираються в сердечник магнітопроводу й пружина 8 додатково стискується, прагнучи відірвати
якір 6 від сердечника. Чим сильніше
затягнуті гайки, навернені на шпильку 10,
тим більше сила пружини, що відриває якір від сердечника, і тим більше потрібен
магнітний потік у магнітній системі, щоб втримати якір у притягнутому стані.
Отже, витримка часу при цьому буде зменшуватися. Грубе східчасте регулювання
витримки часу можна робити шляхом зміни товщини немагнітної прокладки 13, встановленої в торці якоря. Товщина
прокладки, не позначаючись практично на величині сталого магнітного потоку при
замкнутому якорі, змінює індуктивність системи й тим самим впливає на швидкість
зміни потоку. Зі збільшенням товщини прокладки швидкість зміни потоку зростає й
витримка часу зменшується й навпаки, зі зменшенням товщини прокладки швидкість
зміни потоку зменшується, а витримка часу зростає. Товщина прокладки не повинна
бути менше
Магнітний
потік при відключенні реле від мережі зменшується не до нуля, а до деякого
значення 
, величина якого залежить від значення магнітного потоку в
системі до відключення котушки й від ширини петлі гістерезису матеріалу
магнітопроводу (ширина петлі характеризується коерцитивною силою матеріалу).
Величина обмежує можливість
збільшення витримки часу реле. Якщо пружини 8
і 4 натягнуті слабо й установлена
тонка немагнітна прокладка, то можливий випадок залипання якоря (
, де 
‑ магнітний
потік, при якому відбувається відпадіння якоря).
Реле
має один замикаючий і один розмикальний контакти. Рухомим контактом 15, жорстко з'єднаним з якорем реле, є
контактний місток, до складу якого входить контактна пружина 16. Рухомі й нерухомі контакти мають
срібне покриття.
Моторне
реле часу має спеціальний низько швидкісний двигун і редуктор з великим
передавальним числом, на вихідному валу якого є важіль і початкове положення
якого установлюється за шкалою установок часу реле. Важіль керує роботою
допоміжних контактів, якими вмикається вихідне електромагнітне реле.
Початок
відліку часу відповідає подачі напруги на двигун, який починає обертатись і
помалу обертати важіль на валу редуктора. Через певний час він доходить до
допоміжних контактів і замикає їх. Вихідне реле вмикається і своїм контактом
вимикає двигун, який починає обертатись і помалу обертати важіль на валу
редуктора. Через певний час він доходить до допоміжних контактів і замикає їх.
Вихідне реле вмикається і своїм контактом вимикає двигун.
Моторні
реле часу типів Е510 і РБ 4 забезпечують витримку часу декілька хвилин.
Будова
електронного реле часу наведена на рис. 5.22.
Рис. 5.22. Будова електронного реле часу
У
вихідному положенні контакт К
замкнений і на базу VT1 поданий
від’ємний потенціал GВ. VT1 відкритий, при цьому потенціал бази VT2 буде достатнім по відношенню до його
емітера і він буде закритий. Вихідне реле КV
буде вимкнено. Конденсатор С
заряджається з наведеною на рис. 5.25 полярністю своїх обкладинок.
Команда
на початок відліку часу подається при розмиканні контакту К. Після чого починається розряд С через 
і перехід емітер-база VT1. В кінці розряду VT1 закриється і на базі VT2 виникне від‘ємний потенціал. VT2 відкриється, по обмотці реле КV почне протікати струм, воно спрацює і
перемкне контакти. Відлік часу припиниться.
Витримку
часу можна установлювати за допомогою конденсатора С і резистора . Промисловість випускає електронні реле часу серії ВЛ, які
мають витримку часу від 0,1 с до 10 хвилин.
Механічне
реле часу має сповільнювач у вигляді анкерного механізму, який керується
електромагнітом. При подачі напруги на електромагніт (початок відліку часу)
його якір заводить пружину анкерного механізму аналогічно годинниковому.
Останній, почавши працювати, переміщує рухомий контакт реле. Через певний час,
який визначається уставкою нерухомого контакту реле, відбудеться замикання
контактної системи, що визначить кінець відліку часу. Механічні реле часу
забезпечують витримку часу до декількох десятків секунд.
Реле часу ЭВ-100 та ЭВ-200 застосовуються в схемах релейного захисту й протиаварійної автоматики на оперативному
постійному (ЭВ-100)
або змінному (ЭВ-200) струмі для створення регульованої із заданою точністю витримки часу при спрацюванні або відпусканні й забезпечення певної
послідовності роботи елементів схеми. Витримка часу створюється часовими механізмами серії 210ЧП, спеціально розробленими для цієї мети. Будову реле серії ЭВ і часового механізму схематично показано на рис. 5.23.
Електромагніт
реле серії ЭВ-100 складається з магнітопроводу 3, котушки 4 і
циліндричного якоря, що втягується 2.
Для одержання оптимальної тягової характеристики нижній кінець якоря має
конічну форму й при втягуванні входить у конічне поглиблення на сердечнику,
розміщеному усередині котушки. Для попередження залипання якоря в притягнутому
положенні на його нижньому кінці є бронзова шайба. На верхньому кінці якоря
встановлений важіль 23 із
пластмасовим штовхачем, що впливає на миттєві контакти 24, 25 і 22 без витримки часу. За відсутності
порушення якір під дією зворотної пружини 1
піднімає вгору до упору заводний важіль 21
часового механізму, зубчастий сектор 17
повертає шестірню 16 на вихідному
валу 12 і встановлює рухомі контакти 15, що замикаються з витримкою часу, у
початкове положення. Натяг робочої пружини може регулюватися за допомогою вузла
10. При порушенні електромагніта якір
втягується, пускає в хід миттєві контакти й звільняє важіль 21 часового механізму. Під дією робочої
пружини 11 вихідний вал механізму
разом з рухливими контактами 15 починає
повертатися. У момент початку руху вихідного вала включається фрикційна муфта 9, розташована усередині шестірні 8, і пускає в хід анкерний пристрій, що
сповільнює. Шестірні 8, 7, 5 і 20 передають зусилля робочої пружини на
анкерне колесо 6, зчеплене з анкером 18 і балансиром 19. Під впливом анкерного колеса анкер починає коливатися. При
кожному коливанні анкера анкерне колесо повертається на один зуб; період
коливання анкера регулюється положенням важелів на балансирі.
Обертання
вихідного вала відбувається доти, доки місток рухливого контакту 15 не замкне кінцеві нерухомі контакти 14 і не торкнеться упору, наявного на
пластмасовій колодці кінцевих контактів. Крім кінцевого контакту реле можуть
мати контакт, що короткочасно замикається після заданої витримки часу. Витримка
часу контакту може бути тільки меншою від витримки часу кінцевих контактів.
Зміна уставок часу спрацьовування виробляється переміщенням нерухомих кінцевих
контактів на шкалі 13. Реле має
сильну зворотну пружину, розраховану на завод часового механізму, тому обмотка
електромагніта споживає значну потужність і може підключатися до джерела
напруги лише на нетривалий час.
Рис. 5.23. Будова реле часу ЭВ 100 та ЭВ 200
Реле
серії ЭВ-100 випускається дванадцяти різних виконань, що відрізняються
діапазоном регулювання витримки часу, тривалої або короткочасної термічної
стійкості.
Реле часу ЭВ-200 відрізняється від реле
серії ЭВ-100 тільки конструкцією електромагніта й передатних ланок. Їхній
пристрій схематично показаний на рис. 5.24, часовий механізм і частина деталей
на малюнку не показані.
Рис. 5.24. Будова електромагніту
реле часу ЭВ 200
Електромагніт
реле складається з якоря 4 і
магнітопроводу 1 з котушкою 2. На крайніх полюсах магнітопроводу
розміщені короткозамкнені витки 3.
Фігурна скоба 13 взаємно
перпендикулярна осям 5 і 14 пов'язана з якорем і коливальним
важелем 6. Шарнірні зв'язки
дозволяють якорю повертатися у всіх напрямках і забезпечують щільне прилягання
якоря до полюсів магнітопроводу. До фігурної скоби прикріплений штовхач 11, що впливає на перемикаючі контакти
миттєвої дії 8, 9 і 10. Із шарнірною віссю 5 з'єднана зворотна пружина 12,
іншим своїм кінцем зворотна пружина з'єднана з лапкою 7. Підгинанням лапки регулюється натяг зворотної пружини. Зворотна пружина
піднімає нагору фігурну скобу разом з якорем і коливальним важелем 6. Коливальний важіль стикається з
пальцем заводного важеля часового механізму й
при знеструмленій обмотці реле тримає часовий
механізм у зведеному стані.
Реле часу ЭВ-200 мають вісім виконань, що відрізняються діапазонами регулювання витримки часу. Всі виконання мають миттєвий перемикаючий контакт.
Реле серії ЭВ-200 випускається на номінальну напругу 100, 127, 220 і 380 В, із частотою 50 Гц. Напруга спрацювання реле не більша 85% від номінальної.
Потужність, споживана обмоткою реле при втягненому якорі, не перевищує 20 ВА. Обмотки реле тривало витримують
напругу 110% від номінальної.
