Zeitrelais mit elektromagnetischer und mechanischer Verzögerung
Beim Arbeiten mit Schutz- und Automatisierungsschaltungen ist es häufig erforderlich, eine Zeitverzögerung zwischen dem Betrieb zweier oder mehrerer Geräte zu erzeugen. Bei der Automatisierung technologischer Prozesse kann es erforderlich sein, Vorgänge in einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge auszuführen.
Um eine Zeitverzögerung zu erzeugen, werden Geräte namens Zeitrelais verwendet.
Anforderungen an Zeitrelais
Die allgemeinen Anforderungen an Zeitrelais sind:
a) Verzögerungsstabilität, unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung, Frequenz, Umgebungstemperatur und anderen Faktoren;
b) geringer Energieverbrauch, geringes Gewicht und geringe Abmessungen;
c) ausreichende Leistung des Kontaktsystems.
Beim Ausschalten kehrt das Zeitrelais in der Regel in seine Ausgangsstellung zurück. Daher gibt es keine besonderen Anforderungen an die Rendite und diese kann sehr niedrig sein.
Je nach Verwendungszweck des Relais werden besondere Anforderungen an dieses gestellt.
Relais werden für automatische Antriebssteuerungssysteme mit hoher Startfrequenz pro Stunde und hoher mechanischer Verschleißfestigkeit benötigt. Die erforderlichen Zeitverzögerungen liegen im Bereich von 0,25 … 10 s. An diese Relais werden keine hohen Anforderungen an die Funktionsgenauigkeit gestellt. Die Antwortzeitverteilung kann bis zu 10 % betragen. Die Relaiszeit muss unter den Bedingungen von Produktionswerkstätten mit Vibrationen und Erschütterungen funktionieren.
Zeitrelais für den Netzschutz müssen eine hohe Zeitverzögerungsgenauigkeit aufweisen. Diese Relais arbeiten relativ selten, sodass keine besonderen Anforderungen an die Lebensdauer gestellt werden. Die Verzögerungen solcher Relais betragen 0,1 – 20 s.
Zeitrelais mit elektromagnetischer Zeitverzögerung
Das Design des elektromagnetischen Zeitverzögerungsrelais vom Typ REV-800. Der Magnetkreis des Relais besteht aus einem Magnetkreis 1, einem Anker 2 und einem nichtmagnetischen Abstandshalter 3. Der Magnetkreis ist mit einem Aluminiumsockel 5 auf einer Platte 4 befestigt. Derselbe Sockel dient zur Befestigung des Kontaktsystems 6 .
Auf dem Joch eines rechteckigen Abschnitts des Magnetkreises ist ein Kurzschluss in Form einer abgeflachten Hülse 8 montiert. Die Magnetspule 7 ist auf einem zylindrischen Kern montiert. Der Anker dreht sich relativ zum Stab 1 des Prismas. Die von der Feder 9 entwickelte Kraft wird über eine Kronenmutter 10 verändert, die nach der Einstellung mit einem Stift fixiert wird. Der Magnetkreis des Relais besteht aus EAA-Stahl. Der Spulenkern hat einen kreisförmigen Querschnitt, was die Verwendung einer zylindrischen Spule ermöglicht, die bequem herzustellen ist.Stab 1 hat den Querschnitt eines länglichen Rechtecks, wodurch die Kontaktlinie zwischen Anker und Jochende länger wird und die mechanische Haltbarkeit des Relais erhöht wird.
Um eine lange Auslösezeit zu erreichen, ist eine hohe magnetische Leitfähigkeit der Arbeits- und Störspalte im geschlossenen Zustand des Magnetsystems erforderlich. Zu diesem Zweck werden die Enden des Jochs und des Kerns sowie die angrenzende Oberfläche des Ankers sorgfältig poliert.
Der Aluminiumgusssockel erzeugt eine zusätzliche Kurzschlusswindung, wodurch die Zeitverzögerung erhöht wird (im Ersatzschaltbild werden alle Kurzschlüsse der Wicklungen durch eine Windung gemeinsamer elektrischer Leitfähigkeit ersetzt).
Bei realen magnetischen Materialien sinkt der Fluss nach dem Ausschalten der Magnetisierungsspule auf Fost, was durch die Eigenschaften des Magnetkreismaterials und die geometrischen Abmessungen des Magnetkreises bestimmt wird. Je geringer die Koerzitivkraft des magnetischen Materials bei gegebener Größe des Magnetkreises ist, desto geringer ist der Wert der Restinduktion und damit der Restfluss. Dadurch erhöht sich die längste Verzögerungszeit, die mit dem Relais erreicht werden kann. Durch die Verwendung von EAA-Stahl kann die Verzögerungszeit des Relais erhöht werden.
Um eine lange Verzögerung zu erreichen, ist eine hohe magnetische Permeabilität im ungesättigten Teil der Magnetisierungskurve wünschenswert. Auch EAA-Stahl erfüllt diese Anforderung.
Die Zeitverzögerung wird unter sonst gleichen Bedingungen durch den Anfangsfluss Fo von Gl. bestimmt. Dieser Fluss wird durch die Magnetisierungskurve des Magnetsystems im geschlossenen Zustand bestimmt.Da Spannung und Strom in der Spule proportional zueinander sind, wiederholt sich die Abhängigkeit Ф (U), nur in einem anderen Maßstab, die Abhängigkeit Ф (Iw). Wenn das System bei Nennspannung nicht gesättigt ist, hängt der Fluss Fo weitgehend von der Versorgungsspannung ab. In diesem Fall hängt die Zeitverzögerung auch von der an der Spule angelegten Spannung ab.
In Antriebsschaltungen wird häufig eine Zeit lang eine Spannung unterhalb der Nennspannung an die Relaisspule angelegt, während das Relais über geringere Zeitverzögerungen verfügt. Um die Relaisverzögerung unabhängig von der Versorgungsspannung zu machen, wird der Magnetkreis stark gesättigt. Bei manchen Zeitrelaistypen führt ein Spannungsabfall von 50 % zu keiner merklichen Änderung der Verzögerungszeit.
In Automatisierungsschaltungen kann die Versorgungsspule des Zeitrelais kurzzeitig mit Spannung versorgt werden. Damit die Stabilität der Auslösezeit stabil ist, muss die Dauer des Anlegens der Spannung an die Versorgungsspule ausreichend sein, um einen stabilen Strom zu erreichen. Diese Zeit wird als Relaisvorbereitungszeit oder Ladezeit bezeichnet. Ist die Dauer der Spannungsversorgung kürzer als die Vorbereitungszeit, verringert sich die Verzögerung.
Die Relaisverzögerung wird stark von der Kurzschlusstemperatur beeinflusst. Im Durchschnitt können wir davon ausgehen, dass eine Temperaturänderung um 10 °C zu einer Änderung der Verweilzeit um 4 % führt. Die Temperaturabhängigkeit der Verzögerung ist einer der Hauptnachteile dieses Relais.
REV811 … REV818-Relais bieten eine Zeitverzögerung von 0,25 bis 5,5 s. Hergestellt mit 12, 24, 48, 110 und 220 V DC-Spulen.
Zeitrelais-Schaltdiagramme
Die Ansprechzeit des Relais bei angelegter Spannung ist mit pm s sehr kurz. Der Anlauf liegt deutlich unter dem stationären Wert. Daher sind die Fähigkeiten eines elektromagnetischen Hubverzögerungsrelais sehr begrenzt. Wenn große Verzögerungen beim Schließen der Steuerkontakte erforderlich sind, empfiehlt sich die Verwendung einer Schaltung mit einem Zwischenrelais RP. Die Spule des PB-Zeitrelais ist erregt und wird ständig über den Öffnungskontakt des RP-Relais erregt. .Wenn Spannung an die RP-Spule angelegt wird, öffnet diese ihren Kontakt und schaltet das PB-Relais ab. Der PB-Anker verschwindet, wodurch die nötige Zeitverzögerung entsteht. Das PB-Relais in diesem Stromkreis muss kurzgeschlossen werden.
In einigen Stromkreisen darf das Zeitrelais nicht kurzgeschlossen werden. Die Rolle dieser Windung übernimmt die kurzgeschlossene Magnetisierungsspule selbst. Die RV-Spule wird über einen Radd-Widerstand gespeist. Die Spannung an RV muss ausreichen, um im geschlossenen Zustand des Magnetkreises einen Sättigungsfluss zu erreichen. Beim Schließen des Steuerkontakts K wird die Relaisspule kurzgeschlossen, was zu einem langsamen Abklingen des Flusses im Magnetkreis führt. Das Fehlen eines Kurzschlusses ermöglicht, dass das gesamte Fenster des Magnetsystems von der Magnetisierungsspule eingenommen wird und ein großer Spielraum in ppm.s entsteht. In diesem Fall verringert sich die Zeitverzögerung nicht, selbst wenn die Spulenversorgungsspannung 0,5 Un beträgt. Dieses Schema wird häufig in Elektroantrieben verwendet. Das Relais ist parallel zur Anlaufwiderstandsstufe im Ankerkreis geschaltet.Wenn diese Stufe geschlossen ist, schließt die Spule des Zeitrelais und mit einer Verzögerung schaltet dieses Relais das Schütz ein und umgeht so die nächste Stufe des Startwiderstands.
Schemata zum Einschalten eines Zeitrelais mit Verzögerungsmagnet
Der Einsatz eines Halbleiterventils ermöglicht auch den Einsatz eines Relais ohne Kurzschluss. Beim Einschalten der Speisespule für ein Zeitrelais ist der Strom durch das Ventil praktisch Null, da es in Sperrrichtung eingeschaltet ist. Wenn der Kontakt K geschlossen ist, nimmt der Fluss im Magnetkreis ab, während an den Spulenanschlüssen eine EMK auftritt. mit Polarität. Dabei fließt ein Strom durch das Ventil, der durch diese EMK, den Wirkwiderstand der Spule und des Ventils bestimmt wird Induktivität der Spule.
Damit der direkte Widerstand des Ventils nicht zu einer Verringerung der Zeitverzögerung führt (der aktive Widerstand des Kurzschlusses steigt), muss dieser Widerstand ein bis zwei Größenordnungen niedriger sein als der Widerstand der Magnetisierungsspule des Relais .
Bei allen Schaltkreisen muss die Magnetisierungsspule des Relais entweder von einer Gleichstromquelle oder einer Wechselstromquelle über eine Halbleiterventilbrückenschaltung gespeist werden.
Zeitrelais mit mechanischer Verzögerung
Zeitrelais mit pneumatischer Verzögerung und Rastmechanismus. Bei solchen Relais wirkt ein Gleich- oder Wechselstrom-Elektromagnet auf ein Kontaktsystem, das mit einer Verzögerungsvorrichtung in Form eines pneumatischen Stoßdämpfers oder in Form eines Uhrwerks (Ankermechanismus) verbunden ist. Die Verzögerung wird durch Verstellen des Retarders verändert.
Der große Vorteil dieses Zeitrelaistyps ist die Möglichkeit, ein Wechselstrom- und Gleichstromrelais zu erstellen.Der Betrieb des Relais hängt praktisch nicht vom Wert der Versorgungsspannung, der Versorgungsfrequenz und der Temperatur ab.
Der pneumatische Zeitschalter RVP wird in automatischen Schaltkreisen zur Steuerung des Antriebs von Metallschneidemaschinen und anderen Mechanismen verwendet. Bei Betätigung des Elektromagneten 1 wird Block 2 freigegeben, der unter der Wirkung der Feder 3 herunterfällt und auf den Mikroschalter 4 einwirkt. Block 2 ist mit der Membran 5 verbunden. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Blocks wird durch den Abschnitt des Lochs bestimmt, durch das er verläuft Luft wird in den oberen Hohlraum zum Moderator gesaugt. Die Verzögerung wird durch die Nadel 6 eingestellt, die den Querschnitt des Sauglochs verändert.
Durch das pneumatische Verzögerungszeitrelais lässt sich die Verzögerung sehr einfach einstellen.
Der Betrieb eines Zeitrelais mit einem Retarder in Form eines Ankerwerks erfolgt in der folgenden Reihenfolge. Wenn Spannung an den Elektromagneten angelegt wird, startet der Anker eine Feder, unter deren Wirkung der Relaismechanismus in Bewegung gesetzt wird. Die Kontakte des Relais sind mit dem Ankermechanismus verbunden und beginnen sich erst zu bewegen, nachdem der Ankermechanismus eine bestimmte Zeit heruntergezählt hat.
Das RVP-Zeitrelais verfügt außerdem über ungeregelte Momentkontakte, die mit dem Anker des Magneten verbunden sind. Zeitrelais arbeiten zuverlässig bei Spannungen bis 0,85 Un.
Motorzeitrelais
Um eine Zeitverzögerung von 20-30 Minuten zu erzeugen, werden Motorzeitrelais verwendet.
Das Funktionsprinzip des Motorzeitrelais RVT-1200
Bei Betätigung des Zeitrelais liegt die Spannung gleichzeitig an der Magnetspule 1 und dem Motor 2 an.In diesem Fall dreht der Motor die Scheiben 5 mit Nocken 6, die über die Kupplung 3, 4 und das Zahnrad 8 auf das Kontaktsystem 7 wirken, und das Verzögerungsrelais wird durch Ändern der Ausgangsposition der Scheibe 5 gedreht.
Mit dem Relais können Sie in fünf völlig unabhängigen Kreisen unterschiedliche Zeitverzögerungen einstellen. Die Ausgangskontakte des Zeitrelais haben einen dauerhaft zulässigen Strom von 10 A.