Relee de timp

RELEE DE TIMP

Aceste relee nu au rol de protectie propiu-zis, dar sunt folosite in schemele electrice de protectie, actionare si automatizari alaturi de aparatele electrice de comutatie si protectie.

Aceste relee determina un semnal in circuitul de iesire dupa un anumit interval de timp din momentul aplicarii sau intreruperii tensiunii din circuitul lor de intrare.

Exista relee de timp cu temporizare la actionare, care determina un semnal in circuitul de iesire dupa un anumit interval de timp (reglabil) din momentul aplicarii semnalului de intrare si relee de timp cu temporizare la revenire, care determina un semnal in circuitul de iesire dupa un anumit interval de timp din momentul intreruperii semnalului de intrare.

Figura 3.42. Modul de reprezentare al releelor de timp in schemele electrice.

K_1T releu de temporizare cu temporizare la actionare si contact normal deschis,

K_2T releu de temporizare cu temporizare la actionare si contact normal inchis,

K_3T releu de temporizare cu temporizare la revenire si contact normal deschis,

K_4T releu de temporizare cu temporizare la revenire si contact normal inchis.

Modul de reprezentare in schemele electrice ale acestor relee este prezentat in figura 3.42.Astfel K_1T este un releu de timp cu temporizare la actionare avand un contact normal deschis (12-14) ce se inchide dupa un anumit timp din momentul aplicarii semnalului de intrare la bornele (0-1); K_2T este un releu de timp cu temporizare la actionare avand un contact normal inchis (11-13) care se deschide dupa un anumit timp din momentul aplicarii semnalului de intrare la bornele (0-1); K_3T este un releu de timp cu temporizare la revenire avand un contact normal deschis (12-14) care se deschide dupa un anumit timp din momentul disparitiei semnalului de intrare (0-1) iar K_4T este un releu de timp cu temporizare la revenire avand un contact normal inchis (11-13) care se inchide dupa un anumit interval de timp din momentul disparitiei semnalului de intrare.

1.Clasificarea releelor de temporizare

Dupa principiul de functionare al ansamblului de temporizare releele de timp pot fi:

-cu temporizare electromagnetica, cand se foloseste un electromagnet ce actioneaza un mecanism de ceasornic cu roti dintate;

-cu temporizare prin relee de inductie care datorita caracteristicii temporale dependente a acestor relee pot indeplinii si functia de relee de temporizare pe langa cea de relee maximale de curent sau directionale;

-cu temporizare electricpa care prin folosirea unor circuite R,C pot realiza functia de temporizare;

-cu temporizare electronica, prin utilizarea elementelor semiconductoare, diode si tranzistoare;

-cu temporizare electrotermica care folosesc efectul de deformare in timp a termobimetalelor;

-cu temporizare realizata prin motoare electrice, care utilizeaza micromotoare sincron-reactive;

-cu temporizare pneumatica, etc.

Aceste relee se folosesc in automatizari si in sistemele energetice, unde realizeaza temporizarea necesara unei protectii selective. Ele sunt comandate in general de relee de curent sau tensiune si transmit un semnal unui releu intermediar.

In figura 3.43. este reprezentat un releu de timp K_1T, excitat de un releu maximal de curent F₁ si care transmite un semnal pentru actionarea unui releu intermediar K₂. Astfel la aparitia unui defect, acesta este sesizat de releul maximal de curent F₁ care actioneaza releul de temporizare K_{1T ,} care fiind cu temporizare la actionare isi inchide contactul dupa un anumit timp reglat, provocand actionarea releului intermediar K₂.

Figura 3.43. Conectarea releului de temporizare K_1T intr-un circuit electric.

F₁ -releu maximal de curent; K_1T -releu de temporizare cu temporizare la actionare; K₂ -releu intermediar.

2.Variante constructive de relee electromagnetice de temporizare

Un releu de timp este deci format din circuitul de intrare, un ansamblu de temporizare si de circuitul de iesire.

Releele de temporizare electromagnetice au ca element de actionare un electromagnet. Ele sunt compuse dintr-un electromagnet solenoidal, care armeaza un mecanism de ceasornic si care inchide temporizat un contact normal deschis. Schema de principiu a unui astfel de releu este prezentata in figura 3.44.

Figura 3.44. Schema de principiu a unui releu de temporizare cumecanism de ceasornic

1 - electromagnet de actionare, 2-armatura mobila, 2-parghie, 4-sector dintat, 5 -resort spiral antagonist, 6,7,8,9-roti dinsate, 10-ancora, 11-contragreutati, 12-contact mobil, 13-contacte fixe.

La primirea semnalului de intrare, electromagnetul 1 atrage armatrura mobila 2 si mecanismul se pune in miscare si isi inchide contactele din circuitul de iesire dupa un anumit timp. Modul de functionare a acestor relee in figura 3.44.este prezentata schema de principiu a mecanismului de ceasornic care rea­li­zeaza temporizarea releului. De electromagnetul solenoidal 1, a carui arma­tura 2 este legata prin parghia 3 este legat sectorul dintat 4 care se poate roti in jurul articulatiei O. Asupra sectorului dintat mai actioneaza resortul spiral antagonist 5. Pornirea sectorului dintat pune in miscare rotile dintate 6, 7, 8 si 9. Roata 7 tin­de sa se roteasca in sensul indicat in figura 3.44. insa este oprita deoarece prin dintii sai oblici este blocata de clichetul 8 fixat de roata 6 si care nu permite miscarea libera decat in sens invers (la revenirea la pozitia initiala). In acest mod deplasarea sectorului dintat 4 determina pornirea rotii 6, care la randul ei este an­gre­nata cu roata dintata 9. Aceasta nu permite miscarea intregului angrenaj decat dupa parcurgerea, dinte cu dinte, a danturii sale, datorita sistemului cu ancora 10 si a balansierului cu contragreutati 11. Atfel, sectorul dintat 4 avan­sea­za cu o viteza constanta, pana la sfarsitul cursei, cand contactul mobil 12 inchide contactele fixe 13.

Figura 3.45. Mecanismul de ceas a unui releu de temporizare electfromagnetic

1-electromagnetul de actionare; 2-armatura mobila; 3- resortul antagonist;

4- resort spiral antagonist; 5-melc; 6-roata melcata; 7- parghie; 8- ax; 9,10,11- roti dintate;12- balansier;13- clichet;14- lagare;15- brat oscilant;16- contra­greu­tati; 17- cama;18,19- contacte fixe; 20- parghie; 21- contact mobil; 22- contact fix reglabil; 23- scala de reglaj; 24- surub de fixare; 25- legatura flexibila.

Temporizarea releului poate fi reglata in limite largi (0,5-10 s) prin modificarea pozitiei contactelor fixe si in limite restranse prin mo­dificarea pozitiei contragreutatilor 11 (pentru reglarea corecta a timpului). Re­leele de timp cu mecanism de ceasornic se bazeaza toate pe principiul prezentat, dar difera constructiv de la o fabrica la alta prin dispozitivul de actio­na­re.

In figura 3.45. este prezentata o varianta constructiva de releu de tem­po­ri­za­re cu mecanism de ceas.

Modul de functionare a mecanismului de ceasornic este similar celui descris in figura 3.44.

In mod curent electromagnetul de actionare este de curent continuu, alimentat de la o sursa cu tensiuni nominale de 12, 24, 48, 110 sau 220 V.

3. Relee de timp electrice

Releele de timp cu temporizare electrica se realizeza cu module R,C care utilizeaza incarcarea sau descarcarea unui condensator.

In figura 3.46. este reprezentata schema electrica a unui releu cu temporizare electrica la actionare.

Figura 3.46. Schem aelectrica a unui releu electric cu temporizare la actionare.

La aplicarea semnalului de intrare, prin inchiderea contactului S, ten­si­u­nea la bornele condensatorului C si implicit tensiunea aplicata releului K, va­ri­a­za in timp dupa relatia:

U_c=U (3.39.)

unde: T=R·C (3.40)

este constanta electrica de timp a circuitului.

La atingerea tensiunii de prag U_c=U_k se produce actionarea releului, cu o temporizare dependenta de constanta de timp a circuitului T si de tensiunea de alimentare U.

Reprezentarea relatiei (3.39) pentru diferite valori ale tensunii de alimen­ta­re este reprezentata in figura 3.47.a) rezultand metode de reglare a temporizarii releului electric de timp prin modificarea tensiunii la borne.

In figura 3.47.b) s-a reprezentat modul de variatie a tensiunii U_c pentru diferite valori ale constantei electrice de timp T, la tensiune la borne constanta.

Rezulta ca daca se fixeaza nivelul tensiunii de prag U_k la care actioneaza releul, timpul de actionare scade cu cresterea tensiunii aplicate sau cu micsorarea constantei de timp a releului.

Figura 3.47. Modalitatile de reglare a timpului de actionare prin modificarea tensiunii de alimentare si a constantei electrice a circuitului.

Un releu electric de timp cu temporizare la revenire este prezentat in figura 3.48.

Figura 3.48.Schema electrica a unui releu electric cu temporizare la revenire

Acest tip de releu la aplicarea semnalului de intrare, prin inchiderea contactului S, se aplica releului intreaga tensiune la borne U iar releul actioneaza instantaneu la inchidre. In acelasi timp, prin rezistenta R, condensatorul C se incarca la tensiunea retelei. La deschiderea contactului S, condensatorul C se descarca peste R si K iar releul mai ramane actionat un timp pana ce tensiunea aplicata releului scade sub tensiunea de prag U_k. Si in acest caz reglarea timpului de revenire al releului se poate face fie prin modificarea constantei de timp a circuitului de descarcare (modificarea rezistentei R), sau prin modificarea tensiunii aplicate releului (figura 3.47.). Se obtine astfel un releu cu temporizare la revenire si posibilitatea de reglare a temporizarilor.

4. Relee electronice de temporizare

Releele electronice de temporizare se pot clasifica dupa principiul de functionare in doua clase:

relee electronice de timp analogice

relee de timp digitale.

La releele analogice temporizarea se realizeaza cu ajutorul circuitelor R,C elementul semiconductor putand fi o trioda sau un tranzistor.

Figura 3.49. Releu electronic analogic (cu tranzistor) pentru temporizare la actionare

Conform schemei din figura 3.49. releul de timp analogic cu tranzistor pre­zentat este un releu de timp cu temporizare la actionare.La inchiderea con­tac­tu­lui S, condensatorul C se incarca prin rezistenta R₁ si cand tensiunea la bornele sa­le atinge o valoare determinata tranzistorul T intra in stare de conductie si releul K actioneaza. Reglarea temporizarii se face in limite relativ largi prin modificarea valorii rezistentei R₁, adica prin modificarea valorii constantei electrice de timp a xcircuitului. Rolul diodei D este de a evita supratensiunile ce pot aparea pe tranzistorul T la comutatia bobinei releului K.

Schema unui releu analogic de timp cu temporizare la revenire este prezentata in figura 3.50. La inchiderea contactului S, deoarece tensiunea aplicata in baza tranzistorului T este tensiunea U, tranzistorul intra in stare de conductie si releul K actioneaza instantaneu.

In timpul conductiei tranzistorului T, prin rezistenta R₁, condensatorul C se incarca la tensiunea retelei. La intreruperea contactului S condensatorul se descarca peste R₁, R₂, T si R₃ iar cand tensiunea lui scade sub valoarea de prag, releu K revine, cu o anumita temporizare (a carei valoare se poate regla prin valoarea rezistentei R₁) la starea blocata.

Figura 3.50. Releu electronic analogic (cu tranzistor) pentru temporizare la revenire

Cele mai noi variante de relee de timp sunt integrate ce au in componenta lor un temporizator integrat format din doua comparatoare cu tensiuni de referinta diferite, un divizor de tensiune rezistiv, un circuit basculant bistabil si un etaj amplificator de iesire.

Deoarece la temporizari mari, atat releele electrice cat si releele analogice au o precizie scazuta, se prefera utilizarea releelor digitale. Aceste relee de timp digitale se bazeaza pe divizarea frecventei unui oscilator pilot sau a frecventei retelei si au in componenta lor un oscilator de relaxare (TUJ), un circuit basculant bistabil, divizoare de frecventa si condensatoare.

Releele electronice au avantajul unui gabarit scazut, consum propiu mic si gama de reglaj mare. In schimb releele electronice sunt sensibile la variatii de temperatura, supratensiuni de comutatie si deoarece au curentul de iesire foarte mic necesita amplificatoare de iesire sau relee intermediare.