Реле времени

Добавлено 30.10.2025

Реле времени: принципы работы, классификация и применение в электротехнических системах

Реле времени (таймер, временное реле) – это электромеханическое, электронное или программируемое устройство, предназначенное для создания выдержки времени между моментом подачи управляющего сигнала (включения, отключения, срабатывания) и моментом коммутации или изменения состояния его выходных контактов. Основная функция – автоматизация процессов, где требуется цикличность или заданная временная последовательность операций.

Принцип действия и основные компоненты

Принцип действия любого реле времени основан на накоплении или измерении временного интервала, после достижения которого происходит переключение выходных цепей. Независимо от конструктивного исполнения, в составе устройства можно выделить следующие ключевые элементы:

Задающий элемент (временная уставка): Определяет длительность выдержки. Может быть аналоговым (резистор, конденсатор) или цифровым (программный счетчик).
Накопитель или измеритель времени: Элемент, в котором происходит процесс, связанный с временным интервалом. В электромеханических реле – это пневматический демпфер, анкерный механизм или часовой механизм; в электронных – цепь заряда/разряда конденсатора; в цифровых – тактовый генератор и счетчик импульсов.
Пороговый элемент (компаратор): Сравнивает текущее значение с заданным и формирует сигнал на переключение выходного каскада при их равенстве.
Исполнительный элемент (выходные контакты): Коммутирует нагрузку. Может быть электромагнитным реле (контакты релейного типа), полупроводниковым ключом (транзистор, симистор) или оптосимистором.
Цепь питания и управления: Обеспечивает работу внутренней схемы и воспринимает внешние управляющие сигналы.

Классификация реле времени

Классификация проводится по нескольким ключевым признакам: принципу действия, типу выдержки времени, функциональному назначению и виду выходных цепей.

1. По принципу действия и конструктивному исполнению

Электромеханические (моторные): Используют синхронный двигатель, который через редуктор вращает кулачковый механизм, управляющий контактами. Отличаются высокой точностью и большим диапазоном выдержек (от секунд до нескольких суток), но имеют ограниченный механический ресурс, чувствительны к вибрациям и относительно дороги.
Электромагнитные (с магнитным демпфером): Применяются преимущественно в цепях постоянного тока. Выдержка создается за счет замедления нарастания магнитного потока в сердечнике с помощью медной гильзы (короткозамкнутого витка). Обеспечивают выдержку при включении (0.1–1.5 с).
Пневматические: Выдержка формируется за счет регулируемого сопротивления воздушному потоку при движении диафрагмы или поршня. Просты, надежны, не боятся перегрузок, но имеют невысокую точность (±10-20%) и чувствительны к температуре и влажности.
Электронные (аналоговые и цифровые): Наиболее распространенный тип. В основе – RC-цепь (резистор-конденсатор) или кварцевый генератор с цифровым счетчиком. Обладают высокой точностью, широким диапазоном уставок, малым энергопотреблением, большим количеством циклов срабатывания. Могут быть как простыми, так и многофункциональными программируемыми устройствами.
Микропроцессорные (программируемые логические контроллеры времени): Представляют собой многофункциональные устройства с возможностью программирования сложных временных циклов, календарных функций, недельных графиков. Имеют интерфейсы для связи с системами АСУ ТП.

2. По типу выдержки времени и алгоритму работы

Это одна из самых важных классификаций для правильного выбора реле в схему управления.

**Таблица 1: Основные типы выдержек времени**
Тип выдержки	Алгоритм работы	Условное обозначение на схеме	Типовое применение
С выдержкой на включение (на срабатывание)	При подаче напряжения питания (или управляющего сигнала) начинается отсчет выдержки t. По ее окончании выходные контакты переключаются и удерживаются в этом положении до снятия питания.	KT (замыкающий контакт с замедлением)	Плавный пуск систем вентиляции, задержка включения мощных потребителей после подачи основного питания.
С выдержкой на отключение (на возврат)	При подаче питания выходные контакты переключаются мгновенно. После снятия питания (или управляющего сигнала) начинается отсчет времени t, по окончании которого контакты возвращаются в исходное состояние.	KT (размыкающий контакт с замедлением)	Обеспечение работы вытяжки после выключения света в санузле, «дожаг» вентиляторов.
Циклические (мигающие, импульсные)	После подачи питания реле периодически включает и отключает нагрузку. Параметры: время включения T_ON, время отключения T_OFF.	Специальное (часто указывается «flasher»)	Световая сигнализация, мигающие указатели, периодическое включение оборудования (например, насосов дренажных систем).
Реле времени с паузой и импульсом (однотактные)	При подаче питания начинается пауза (выдержка), затем реле выдает одиночный импульс заданной длительности и возвращается в исходное состояние. Цикл повторяется только после нового включения.	—	Автоматический запуск процессов с задержкой, управление системами полива.
Многофункциональные (программируемые)	Позволяют комбинировать различные алгоритмы: недельный/суточный таймер, несколько независимых каналов, разные типы выдержек в одном устройстве.	—	Системы освещения, отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК), управление технологическими линиями.

3. По виду выходного элемента

С контактами релейного типа (перекидные, NO/NC): Гальваническая развязка, коммутация широкого спектра нагрузок (переменного и постоянного тока), устойчивость к импульсным помехам и перегрузкам. Ограничены механическим ресурсом (миллионы циклов) и быстродействием.
С полупроводниковым ключом (транзисторным для DC, симисторным для AC): Высокое быстродействие, практически неограниченный ресурс по количеству срабатываний. Требуют защиты от перегрузок по току и перенапряжений, обеспечивают гальваническую развязку только через оптрон.

Ключевые технические характеристики и параметры выбора

При подборе реле времени для конкретного применения необходимо анализировать следующие параметры:

Диапазон выдержек времени: От долей секунды до тысяч часов. Важно, чтобы требуемая уставка находилась в средней трети диапазона для лучшей точности.
Точность (погрешность) выдержки: Определяется как отклонение реального времени срабатывания от заданного. Выражается в процентах или единицах времени. Электронные реле обеспечивают точность ±(0.5-2)%, электромеханические – ±(1-10)%.
Повторяемость: Способность обеспечивать одинаковую выдержку в циклическом режиме. Часто более важный параметр, чем абсолютная точность.
Напряжение питания и управления: Постоянный ток (12, 24, 48 В DC) или переменный (24, 110, 220, 380 В AC). Важно соответствие не только по величине, но и по роду тока.
Коммутационная способность выходных контактов: Максимальный ток и напряжение, которые могут быть коммутированы без повреждения. Указывается для активной и реактивной нагрузки отдельно. Для индуктивных нагрузок (пускатели, клапаны) ток коммутации значительно ниже.
Количество и тип выходных контактов: 1НО (нормально открытый), 1НЗ (нормально закрытый), 1П (перекидной) или их комбинации.
Способ задания уставки: Аналоговый (потенциометр, многооборотный резистор), цифровой (кнопки, энкодер с цифровым дисплеем), дистанционный (аналоговый сигнал 0-10В, 4-20мА или цифровой интерфейс).
Степень защиты корпуса (IP): Для установки в щитовых – IP20, для монтажа в пыльных или влажных условиях – IP40, IP54, IP65.
Температурный диапазон эксплуатации: Стандартный промышленный диапазон от -10°C до +50°C. Для особых условий существуют исполнения от -40°C до +70°C.

Типовые схемы включения и области применения

Реле времени являются неотъемлемой частью схем автоматизации в энергетике, промышленности, ЖКХ и строительстве.

1. В системах управления электроприводом

Автоматический звезда-треугольник: Реле времени контролирует время пуска двигателя в схеме «звезда» (для снижения пускового тока) перед переключением на рабочую схему «треугольник».
Управление цикличностью работы: Периодическое включение/отключение насосов, вентиляторов, транспортеров.

2. В системах освещения

Лестничные автоматы: Реле с выдержкой на отключение, активируемое кнопкой, обеспечивает освещение на лестничных клетках и в коридорах на заданное время.

Управление уличным и архитектурным освещением: Программируемые астрономические реле, учитывающие время восхода и захода солнца в зависимости от географических координат и даты.

3. В энергетике и релейной защите

Селективность срабатывания защит: Временные выдержки в цепях максимальной токовой защиты (МТЗ) для отстройки от защит последующих участков сети (принцип ступенчатой выдержки времени).
Автоматическое повторное включение (АПВ) и автоматический ввод резерва (АВР): Реле времени задает интервалы между попытками включения и время на переключение на резервный ввод.

4. В системах вентиляции и кондиционирования (ОВК)

Управление по временным и недельным графикам, задержка отключения вытяжных вентиляторов, периодичность работы гликолевых регенераторов.

Особенности монтажа, настройки и эксплуатации

Монтаж: Устройства монтируются на DIN-рейку (наиболее распространено), на панель или в специальные корпуса. Необходимо соблюдать требования по охлаждению, особенно для реле с полупроводниковым выходом. Следует избегать близкого расположения с силовыми кабелями и источниками сильных магнитных полей.
Подключение: Требуется строгое соблюдение схемы, указанной в технической документации. Для реле, питающихся от сети, важно правильно подключить фазу и ноль. При коммутации индуктивной нагрузки (катушки контакторов, соленоиды) параллельно нагрузке необходимо устанавливать RC-цепочки (варисторы) для подавления перенапряжений.
Настройка: Перед вводом в эксплуатацию производится установка необходимой временной уставки. Для аналоговых реле с потенциометром рекомендуется после установки фиксировать положение регулятора специальным лаком.
Диагностика и обслуживание: Плановый контроль фактической выдержки времени, визуальный осмотр контактов (при наличии) на предмет подгаров и эрозии, проверка надежности соединений.

Тенденции развития

Современный рынок реле времени характеризуется следующими тенденциями:

Цифровизация и интеллектуализация: Преобладание программируемых многофункциональных устройств с дисплеями, возможностью сохранения программ, календарными функциями.
Интеграция в сети: Оснащение интерфейсами связи (Ethernet, Modbus RTU, BACnet, KNX) для интеграции в системы «Умный дом» и промышленные сети АСУ ТП.
Миниатюризация и повышение надежности: Увеличение плотности монтажа, использование SMD-компонентов, расширение температурных диапазонов.
Универсальность питания: Появление устройств с широким диапазоном питающего напряжения (например, 24-240 V AC/DC), что упрощает складское хранение и монтаж.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем отличается реле времени с задержкой на включение от реле с задержкой на отключение?

Ключевое отличие – в моменте начала отсчета выдержки относительно управляющего воздействия. В первом случае отсчет начинается после подачи управляющего сигнала (например, напряжения питания), а контакты переключаются по окончании выдержки. Во втором случае контакты переключаются сразу при подаче сигнала, а отсчет начинается после его снятия, и по окончании выдержки контакты возвращаются в исходное состояние. Выбор зависит от логики работы технологического процесса.

2. Можно ли использовать одно реле времени для создания циклического режима «включено-пауза»?

Да, для этого необходимо реле, поддерживающее режим «мигания» (cycler) или «импульс с паузой». В таких устройствах независимо задаются два параметра: длительность включенного состояния (T_ON) и длительность выключенного состояния (T_OFF). Если в наличии только реле на включение, то для создания цикла потребуется схема из двух таких реле, взаимно запускающих друг друга.

3. Почему контакты реле времени могут «залипать» или не срабатывать?

Основные причины:

Превышение коммутационной способности: Коммутация нагрузки, превышающей номинальный ток для данного типа контактов (особенно индуктивной).
Отсутствие защиты от перенапряжений при коммутации катушек электромагнитов.
Износ механических частей (для электромеханических и моторных реле).
Нестабильность питающего напряжения за пределами допустимого диапазона, приводящая к сбоям в работе электронной схемы.
Неправильная настройка или неучет полярности управления (для реле постоянного тока).

4. Что важнее при выборе: точность или повторяемость?

В большинстве промышленных процессов, где важна стабильность цикла (например, в термообработке, смешивании компонентов), повторяемость является более критичным параметром. Абсолютная точность (соответствие эталонным секундам) часто имеет второстепенное значение, если устройство стабильно выдерживает один и тот же интервал от цикла к циклу. Для синхронизации процессов с внешними событиями или для астрономических таймеров, наоборот, важна высокая абсолютная точность.

5. Каков ресурс реле времени и от чего он зависит?

Ресурс определяется двумя факторами:

Механический/электрический ресурс выходных контактов: У электромеханических реле – обычно 1-10 млн. циклов. У устройств с полупроводниковым выходом – на порядки выше (десятки миллионов).
Ресурс внутренних компонентов: Для электронных реле лимитирующим фактором часто является срок службы электролитических конденсаторов в цепи питания, зависящий от температуры эксплуатации.

Ресурс резко снижается при работе в режимах, близких к максимальным нагрузкам по току и напряжению, при повышенной температуре окружающей среды и высокой влажности.

6. В чем преимущество реле с внешним потенциометром задания времени?

Такое исполнение позволяет вынести орган управления на дверцу шкафа или на лицевую панель пульта, обеспечивая удобный доступ для оперативной корректировки уставки без вскрытия щита. Это также позволяет дистанционно регулировать выдержку, если потенциометр заменен на соответствующий резистор с другого места.

7. Как выбрать между релейным и полупроводниковым выходом?

Релейный выход выбирают для коммутации разнородных нагрузок (AC/DC), при необходимости высокой перегрузочной способности (пусковые токи), в условиях повышенных электромагнитных помех. Полупроводниковый выход (транзистор/симистор) предпочтителен для высокочастотного переключения (более 1 Гц), в условиях вибрации, при требовании бесшумной работы и при большом количестве циклов срабатывания. Он требует более тщательного подбора по типу нагрузки и защитных мер.

Реле времени