Relé temporizador: princípio de funcionamento, esquema de ligação e recomendações de ajuste

Dispositivo que atua ao final de um intervalo de tempo designado é chamado de relé de tempo – o instrumento encontrou ampla aplicação em eletrotécnica, eletricidade, eletrônica. Graças ao seu uso em soluções de circuitos, é possível implementar funções de controle mais flexíveis para diversos equipamentos e aparelhos.

Dependendo da construção e do princípio de funcionamento do dispositivo, é possível organizar circuitos elétricos de diferentes complexidades de execução.

Propomos entender quais tipos de relés de tempo existem, quais são suas especificidades de funcionamento e aplicação. O material teórico é complementado por recomendações práticas para conexão e configuração do dispositivo de controle temporizado.

Princípio de funcionamento do relé de tempo

Os dispositivos eletrônicos apresentam diversidade construtiva, portanto, o princípio de construção do relé de tempo deve ser considerado levando em conta cada variação construtiva individualmente.

Assim se apresenta uma das inúmeras construções de relé de tempo. Na prática, o dispositivo se assemelha a um comutador comum, cuja ação, no entanto, está vinculada ao ciclo do fluxo do tempo.

Do ponto de vista das ações executadas, na prática são utilizadas construções eletromagnéticas, pneumáticas, eletrônicas e dispositivos com mecanismo de relógio.

Variante #1: dispositivos eletromagnéticos

Dispositivos que suportam o princípio de funcionamento eletromagnético, geralmente são destinados a operar exclusivamente em circuitos alimentados por corrente contínua.

Construção do relé de tempo eletromagnético REV-814: 1 – conjunto de contatos fixos; 2 – grampo; 3 – mecanismo amortecedor de cobre; 4 – esquadro; 5 – núcleo do enrolamento do circuito principal; 6 – armadura; 7 – contatos móveis da armadura

A faixa de atuação no tempo geralmente é de 0,07 – 0,11 segundos para ligar e 0,5 – 1,4 segundos para desligar. A construção desses relés de tempo contém dois enrolamentos de trabalho, um dos quais representa um circuito em curto-circuito na forma de um anel de cobre.

Quando a corrente elétrica passa pelo enrolamento principal, observa-se um aumento do fluxo magnético. Esse fluxo forma a corrente do enrolamento em curto-circuito, com o que o aumento do fluxo magnético do enrolamento principal é limitado.

Como resultado, forma-se a característica temporal do movimento da armadura do mecanismo atuador ou, em outras palavras, cria-se um retardo de tempo na ativação.

Construção aprimorada de relé de tempo do tipo eletromagnético. Este modelo de aparelho suporta a comutação de quatro canais de carga independentes. No entanto, em termos de parâmetros de corrente, o dispositivo parece mais fraco que os modelos antigos (+).

Se a alimentação de corrente para o circuito do enrolamento principal for interrompida, devido ao efeito de indutância, o campo magnético do enrolamento em curto-circuito permanece ativo por algum tempo. Consequentemente, durante esse período, o relé não desliga.

Variante #2: dispositivos pneumáticos

Construções baseadas em sistemas pneumáticos são uma espécie de dispositivos exclusivos. Esses dispositivos são equipados com uma mecânica de retardamento especial – um mecanismo de amortecimento pneumático.

O tempo de retardo dos relés pneumáticos pode ser ajustado diminuindo ou aumentando a seção transversal do tubo através do qual o ar é fornecido. Para esse fim, as construções dos relés pneumáticos são equipadas com um parafuso de ajuste.

Uma das construções comuns de dispositivos pneumáticos. Execução bastante simples e confiável. Parâmetros de corrente comutada de até 16 amperes. Como comutador, é usado um minidisjuntor de dois canais.

A faixa de ajuste do retardo de tempo dos relés pneumáticos é, em média, de 1 a 60 segundos. No entanto, existem exemplares que praticamente dobram essa faixa. É verdade que, na prática, foram observados pequenos desvios (cerca de 10%) em relação à precisão de atuação nos valores definidos.

Variante #3: modificações do tipo relógio

Os chamados relés de tempo do tipo relógio encontraram ampla aplicação na eletricidade. Este tipo de dispositivo é frequentemente usado em construções de disjuntores automáticos destinados à proteção de circuitos com tensão de 500 a 10000 volts. A faixa de retardo é de 0,1 a 20 segundos.

O princípio de funcionamento dos modelos do tipo relógio é baseado no trabalho de uma mola tensionada por um acionamento mecânico (âncora) do eletroímã. A comutação dos grupos de contato do relé de tempo do tipo relógio é realizada após o tempo decorrido, cujo valor foi previamente definido na escala do dispositivo.

Representante de uma série bastante antiga de dispositivos – o relé de tempo com mecanismo de relógio. No entanto, este tipo de dispositivo demonstrou um funcionamento confiável e sem falhas nas mais diversas condições.

A velocidade de avanço do mecanismo do dispositivo está diretamente relacionada à intensidade da corrente que flui no enrolamento do eletroímã. Este fator permite ajustar o dispositivo para executar funções de proteção. A característica dessa proteção se manifesta na total independência da influência da temperatura ambiente.

Variante #4: relés eletrônicos

Nos últimos anos, praticamente em todos os lugares onde relés de tempo podem ser usados, versões eletrônicas substituíram os modelos eletromecânicos obsoletos.

Este tipo de dispositivo possui uma série de vantagens:

• pequenas dimensões do corpo;
• alta precisão de disparo;
• mecanismo de ajuste conveniente;
• exibição visual de informações.

As versões eletrônicas geralmente funcionam com base em contadores digitais de pulsos. Muitos dispositivos modernos são construídos em microprocessadores de alto desempenho. Os relés digitais são normalmente projetados para comutar cargas de baixa indutância ou não indutivas.

Um desenvolvimento moderno – um relé digital, projetado para fornecer comutação temporizada. Atrai pela facilidade de operação e controle, ajuste flexível e aparência.

Para configurar um relé de tempo digital, basta definir os parâmetros de tempo desejados usando as teclas funcionais localizadas diretamente no painel frontal do corpo.

O ajuste geralmente está disponível em uma ampla faixa de tempo, permitindo abranger não apenas segundos, minutos, horas, mas também dias da semana. Como exemplo, podemos considerar o modelo de relé semanal eletrônico – temporizador.

Um temporizador eletrônico com funções de ligar/desligar automático pode ser usado com sucesso em esquemas de controle de diferentes tipos de dispositivos. O chamado relé de tempo "semanal" garante a execução das funções de comutação de acordo com o intervalo de tempo definido dentro de um ciclo semanal. Tais dispositivos são usados em sistemas “casa inteligente”.

Por exemplo, graças ao dispositivo, abrem-se as seguintes possibilidades:

• comutar sistemas de iluminação em horários definidos;
• iniciar ou parar equipamentos tecnológicos;
• ativar/desativar sistemas de segurança.

O dispositivo é pequeno em tamanho e possui várias teclas de controle funcionais. Usando o teclado do sistema, o usuário pode configurá-lo (programá-lo) facilmente.

Funcionalidade do usuário do relé de tempo digital – painel de controle com teclas para definir parâmetros. Além de um display de cristal líquido onde todas as informações necessárias são exibidas.

O modo de programação é ativado pressionando e segurando o botão indicado pelo símbolo «P». O botão «Reset» ajuda a realizar um reset do sistema. A alteração das configurações de tempo do relé é feita usando as teclas de ajuste de minutos, horas, dias da semana com o modo de programação ativo.

O esquema padrão de conexão do relé de tempo prevê a configuração de um dos dois modos de controle de ações – manual ou automático. A conveniência da configuração do relé digital é fornecida pelo display informativo de cristal líquido.

Configuração de relés analógicos eletromecânicos

Sistemas de automação industrial, bem como vários módulos domésticos, são frequentemente equipados com dispositivos eletromecânicos cujo design prevê ajuste por meio de potenciômetros.

Dispositivo de temporização do tipo eletromecânico com ajuste de parâmetros por potenciômetros. Existem várias configurações de tais dispositivos, tornando possível utilizá-los em circuitos de diferentes complexidades.

No painel frontal da carcaça desses dispositivos há uma haste de potenciômetro (ou várias hastes), destinada a ser girada com a lâmina de uma chave de fenda. Ao redor da haste (hastes) é aplicada uma escala graduada de valores de ajuste.

A ranhura na haste para a lâmina da chave de fenda é uma espécie de indicador, que muda de posição ao girar a haste. Ao posicionar este indicador em frente a determinados valores da escala graduada, consegue-se ajustar o parâmetro desejado.

Instrumento multicanal do tipo eletromecânico. Ajusta-se fácil e simplesmente girando os potenciômetros com uma chave de fenda. No painel frontal também há indicação de estado por LED.

Dispositivos deste tipo (por exemplo, NTE8) encontraram ampla aplicação em esquemas de controle de sistemas de ventilação, módulos de aquecimento e dispositivos de iluminação artificial.

Ajuste de dispositivos com escala digital

O uso de dispositivos com funções de ajuste mecânico pode ser demonstrado com o exemplo de um timer doméstico da marca REV Ritter, destinado a ser conectado a uma tomada elétrica doméstica.

O chamado relé 'de tomada', destinado ao uso doméstico. O tempo de ação geralmente é limitado ao período diurno. Esse tempo é suficiente para aplicações domésticas.

Com a ajuda de uma tomada com timer, é possível controlar quase qualquer eletrodoméstico dentro de um intervalo de tempo definido. Para usar este timer diário, basta conectar o dispositivo na tomada e ajustá-lo.

O ajuste é realizado com as seguintes ações:

1. Levantar todos os segmentos dispostos ao redor do disco de ajuste.
2. Abaixar apenas os segmentos que correspondem ao horário de ajuste.
3. Girar o disco de ajuste para posicionar o indicador do disco na hora atual.

Por exemplo, se os segmentos entre os números 18 e 20 da escala foram abaixados, depois que o relé começar a contar o tempo, a carga será ligada às 18 horas e desligada às 20 horas.

Em geral, o design do relé mecânico REV Ritter permite organizar até 48 acionamentos em 24 horas completas.

Modificação do relé de tempo tipo tomada: 1 – tomada de conexão da carga; 2 – controle manual; 3 – escala marcada em 24 horas; 4 – segmentos programáveis; 5 – indicador de hora atual; 6 – plugue de conexão à tomada da rede doméstica (+)

Além disso, o dispositivo suporta a função de ativação da carga fora do programa. Para isso, existe um botão separado localizado na lateral do corpo. Se o usuário ativar este botão, a carga é conectada à rede diretamente, independentemente do estado dos contatos do relé.

Conexão do relé de tempo no esquema de controle

O dispositivo deve ser conectado levando em consideração a conformidade do local de instalação com as condições especificadas na ficha técnica do aparelho. Geralmente, a instalação prevê a montagem vertical do dispositivo com tolerâncias de desvio da vertical não superiores a 10º.

Os limites de temperatura do ambiente onde se prevê a instalação e operação do relé de tempo geralmente não excedem a faixa de -20°C a +50°C.

O nível de umidade do ar na zona de instalação do dispositivo não deve exceder 80%. O circuito elétrico onde o timer é instalado deve ser desconectado da rede elétrica durante a instalação.

Esquema clássico de conexão do relé de tempo, neste caso, para um dispositivo que comuta dois canais com carga. Pelo mesmo princípio, são conectados dispositivos com diferente número de comutações (+)

Um dispositivo de qualquer construção tradicionalmente possui uma ficha técnica onde está indicado o esquema de conexão. Muitos timers eletromecânicos e digitais são complementados com um esquema impresso diretamente no corpo, mostrando como e em que sequência conectar o relé de tempo.

A variante clássica de conexão é a seguinte:

1. Conexão da linha de tensão aos terminais de alimentação do dispositivo.
2. A linha de fase, através de um disjuntor, é conectada ao contato de entrada da carga do relé.
3. O contato de saída da carga do relé é conectado diretamente à linha de fase da carga.

Na prática, o esquema de conexão para a maioria dos dispositivos segue o mesmo princípio: conexão da alimentação ao próprio dispositivo e ativação da carga através de um grupo de contatos comutáveis.

Dependendo do tipo de relé (monofásico, trifásico), bem como das características construtivas, pode haver vários desses grupos de contatos.

Uma versão simples do relé de tempo pode ser feita manualmente. Os esquemas de várias montagens caseiras são descritos neste artigo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo aborda a possibilidade de usar um dispositivo modular com dois dispositivos independentes de comutação por tempo. O esquema prevê a ativação de dois aparelhos domésticos, a configuração de seu funcionamento em intervalos de tempo e outras funções.

Claro que todas as modificações existentes de relés de tempo não podem ser cobertas por uma modesta revisão. Para considerar toda a gama de dispositivos, seria necessário escrever um livro inteiro. Na verdade, livros de referência sobre vários tipos de temporizadores estão disponíveis e, se desejar, você sempre pode encontrar as informações necessárias.

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