6.1.4. Реле часу
Реле часу створює регульовану витримку часу від моменту подачі сигналу на спрацьовування до моменту замикання (або розмикання) контактів. Програмне реле - це різновид реле часу з кількома контактами, котрі мають різні регульовані, як правило, незалежні один від одного витримки часу. Наприклад, існують реле рахунку імпульсів, контакти яких замикаються після відліку заздалегідь заданого числа імпульсів, що подаються на котушку управління. Пристрій таких реле має багато спільного з кроковими шукачами.
Для
створення витримки часу застосовуються
електричний розрядний RС-контур,
електромагнітні реле з короткозамкненими
гільзами, механічні пристрої (анкерний
і планетарний), пневматичні та ін.
Рисунок 6.13 – Схема реле часу з п’єзокерамічним елементом
На рисунку 6.13 дана схема реле часу з п'єзокерамічним елементом. П'єзокерамічні матеріали, отримані, наприклад, на основі титанату барію, мають властивість змінювати свої лінійні розміри в електричному полі. Пьезокерамический бі-морфний елемент (БЕ) складається з двох міцно склеєних платівок, на зовнішніх поверхнях яких, а також в місці їх з'єднання розміщені металеві обкладки. Верхній шар елемента в електричному полі подовжується, нижній - коротшає. У результаті цей елемент, консольно закріплений на одному кінці, згинається, що призводить до замикання контакту К1. При знятті електричного поля з обкладок деформація біморфного елемента зникає, контакт К1 розмикається, а контакт К2 замикається.
При замкнутій кнопці управління (КУ) конденсатор С і обкладки БЕ заряджені до напруги U0 і сам БЕ деформований. При відключенні КУ починається розряд конденсатора С на резистор R. Напруга на обкладинках БЕ поступово знижується, і його механічна деформація також поступово зникає.
Процес розряду конденсатора описується рівнянням
Рішення цього рівняння при початковій умови t = 0 і І = І0 має вигляд
Зміна напруги на конденсаторі (між обкладками БЕ) описується аналогічною залежністю
Припустимо, що реле спрацьовує і його контакт К2 замикається, коли напруга знизиться до значення UСПР. Тоді час спрацьовування:
tCПР = RC ln(U0/UCПР).
Реле часу з електромагнітним сповільненням (електромагнітне реле
1 – електромагнітний привод;
2 – пружина; 3 – зубчатий диск; 4 – анкер;
5 – вантажик; 6 – храпове коллесе;
1 – магнітопровід; 2 – котушка; 7 – собачка; 8 – ричав; 9 - контакт
3 - гільза
Рисунок 6.14 – Електромагнітне Рисунок 6.15 – Реле часу з анкерним
реле часу механізмом
часу) ґрунтується на використанні вихрових струмів для уповільнення спрацювання електромагнітної системи. На магнітопровід 1 (рис. 11.17) надіта металева (зазвичай мідна) гільза (або шайба) 3, рівнозначна короткозамкненою обмотці з одним витком. Коли змінюється основний потік Ф0, створений струмом котушки 2, в гільзі 3 наводяться вихрові струми, потік Фвх від яких має напрямок, що перешкоджає зміни основного потоку відповідно до принципу інерції Ленца. Коли потік Ф0 наростає, потік Фвх має протилежний напрямок, а коли Ф0 знижується - напрямок Фвх збігається з напрямком Ф0.
Широко поширені реле часу з механічним уповільненням, зокрема з годинниковим механізмом. У таких реле (рис. 6.15) при подачі напруги на електромагнітний привод 1 розтягується пружина 2 і годинниковий механізм приходить в дію. Анкер 4, повертаючись навколо осі О2, «перепускає» зубчасті диск 3, який обертається навколо осі О1 Важіль 8, що переміщується разом з ним, в кінці шляху впирається в пластинчастий контакт 9 і замикає його. Храповий механізм дає рухливій системі реле можливість повернутися у вихідне положення, коли буде знята напруга електромагнітного приводу 1. Повернення здійснюється спеціальною пружиною (на рисунку не показана). Змінюючи відстань від грузика 5 до осі О2 і масу грузика, можна регулювати момент інерції анкера і через нього - витримку часу реле.
Витримка часу, створювана реле з годинниковим механізмом, визначается наступним виразом
,
де - кут повороту рухомої системи від початку руху до замикання контактів; п - передатне число зубчастого механізму; z - число зубів ходового колеса; Та - період коливань анкера,
тут J - момент інерції анкера; - кут повороту анкера при коливаннях; Мдв - момент, створювані рухомими силами; Мпрд - момент, створювані протидіючими силами.
У деяких реле застосовується пневматичне або гідравлічне уповільнення. Зміною перетину отвору, через який проникає повітря (або рідина) з одного об'єму в іншій, досягається регулювання витримки часу. Найбільш високі витримки часу (до кілька годин) досягаються в реле з планетарними механізмами.