Wie funktioniert ein Zeitrelais?

Zeitrelais bieten eine präzise Kontrolle über den zeitlichen Ablauf von Vorgängen und stellen sicher, dass Geräte und Schaltkreise koordiniert funktionieren. Sie sind häufig in der industriellen Automation und in HVAC-Systemen zu finden, wo eine präzise Zeitsteuerung wichtig ist. Dieser Artikel erklärt, was Zeitrelais sind, ihre Funktionsprinzipien, Typen, Anwendungen, praktische Beispiele, Anschlussbilder und Symbole.

Inhaltsverzeichnis

• Was ist ein Zeitrelais?
• Funktionsprinzip
• Wie liest man ein Zeitrelais
• Arten von Zeitrelais
• Anwendungen von Zeitrelais
• Praktische Beispiele und Verdrahtung
• FAQs

Was ist ein Zeitrelais?

Ein Zeitrelais ist ein elektromechanisches oder elektronisches Gerät, das das Öffnen oder Schließen von Kontakten nach einem voreingestellten Zeitintervall steuert. Im Gegensatz zu Standard-Relais, die sofort beim Empfang eines Eingangssignals schalten, führen Zeitrelais eine Verzögerungsperiode ein, bevor der Schaltvorgang erfolgt. Diese Verzögerung kann entsprechend den spezifischen Anwendungsanforderungen konfiguriert werden und reicht von Millisekunden bis zu mehreren Stunden. Zeitrelais werden verwendet, um den zeitlichen Ablauf von Vorgängen in verschiedenen Systemen zu steuern und sicherzustellen, dass Prozesse kontrolliert und sequentiell ablaufen. Sie sind häufig in der industriellen Automation, HVAC-Systemen und anderen Anwendungen zu finden, bei denen eine präzise Zeitsteuerung entscheidend ist.

Funktionsprinzip

Zeitrelais arbeiten auf der Grundlage eines Zeitmechanismus, der die Aktivierung oder Deaktivierung ihrer Kontakte steuert. Dieser Abschnitt behandelt das Funktionsprinzip eines Einschaltverzögerungsrelais, das vor dem Schalten eine Verzögerung einführt. Weitere Informationen zu den Unterschieden zwischen Ein- und Ausschaltverzögerungsrelais finden Sie im Abschnitt über Verzögerungsrelaistypen weiter unten. Das Funktionsprinzip kann in folgende Schritte unterteilt werden:

1. Eingangssignal: Das Relais empfängt ein Eingangssignal, das elektrisch (Spannung oder Strom) oder mechanisch (manueller Schalter) sein kann.
2. Aktivierung des Zeitmechanismus: Nach Empfang des Eingangssignals wird der Zeitmechanismus im Relais aktiviert. Dieser Mechanismus kann elektronisch (unter Verwendung von Kondensatoren, Widerständen und Mikrocontrollern) oder elektromechanisch (unter Verwendung eines Uhrwerks oder Motors) sein.
3. Verzögerungsperiode: Der Zeitmechanismus zählt die voreingestellte Verzögerungszeit herunter. Während dieser Zeit bleibt das Relais in seinem Ausgangszustand (entweder normal geschlossen oder normal geöffnet). Wird das Eingangssignal vor Ablauf des Countdowns unterbrochen oder entfernt, kann sich das Relais zurücksetzen und nicht wie beabsichtigt den Zustand wechseln.
4. Kontaktschaltung: Sobald die Verzögerungszeit abgelaufen ist, ändern die Kontakte des Relais ihren Zustand. Bei einem normal geöffneten Relais schließen sich die Kontakte und ermöglichen den Stromfluss. Bei einem normal geschlossenen Relais öffnen sich die Kontakte und unterbrechen den Stromfluss.
5. Aufrechterhaltung des Zustands: Das Relais behält seinen neuen Zustand bei, bis das Eingangssignal entfernt wird oder eine andere Bedingung erfüllt ist (wie z.B. ein Rücksetzsignal).
6. Zurücksetzen: Einige Zeitrelais verfügen über eine Rücksetzfunktion, die es ermöglicht, den Zeitmechanismus vor Ablauf der Verzögerungszeit zurückzusetzen und das Relais in seinen Ausgangszustand zurückzuführen.

Die präzise Kontrolle über die Verzögerungszeit wird durch einstellbare Komponenten wie Potentiometer, digitale Einstellungen oder programmierbare Logik erreicht. Diese Flexibilität ermöglicht es, Zeitrelais für eine Vielzahl von Anwendungen anzupassen.

Wie liest man ein Zeitrelais

Ein Zeitrelais kann mehrere beschriftete Drehschalter haben, die es dem Benutzer ermöglichen, den Betrieb des Relais zu programmieren. Dieser Abschnitt verwendet das Eaton Zeitrelais ZRER/W als Beispiel, um zu erklären, wie man die verschiedenen Drehschalter liest und verwendet.

Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, hat dieses Zeitrelais drei Drehschalter:

• Drehschalter 1 (A): Drehschalter 1 ist ein Relaistimer und bietet eine genauere Kontrolle über die Verzögerung, indem er den Bruchteil von Drehschalter 2 bestimmt. Wenn Drehschalter 1 beispielsweise auf .6 eingestellt ist, beträgt die Verzögerung 60% des Wertes, auf den Drehschalter 2 eingestellt ist.
• Drehschalter 2 (B): Mit Drehschalter 2 kann der Benutzer die Verzögerung zwischen 1 und 10 Sekunden, 1 und 10 Minuten oder 1 und 100 Stunden einstellen.
• Drehschalter 3 (C): Mit Drehschalter 3 kann der Benutzer auswählen, ob das Relais das Einschalten (E) oder Ausschalten (R) verzögern soll.

Arten von Zeitrelais

Zeitrelais sind wesentliche Komponenten in verschiedenen Steuerungssystemen, die entwickelt wurden, um spezifische Zeit- und Steuerungsanforderungen zu erfüllen. Sie können grob in Einfunktions- und Multifunktionsrelais kategorisiert werden.

Einfunktions-Zeitrelais

• Einschaltverzögerungsrelais: Verzögert die Aktivierung der Kontakte nach Empfang eines Eingangssignals, verwendet für Aktionen wie das Starten eines Motors nach dem Einschalten.
• Ausschaltverzögerungsrelais: Kontakte wechseln sofort den Zustand bei Empfang eines Eingangssignals und kehren nach einer Verzögerung in den Ursprungszustand zurück, verwendet für Aktionen wie das Weiterlaufen eines Lüfters nach dem Ausschalten einer Maschine.
• Einmalimpulsrelais (One-Shot-Relais): Aktiviert Kontakte für eine einzige, feste Dauer nach Empfang eines Eingangssignals, ideal für das Auslösen von Alarmen oder das Initiieren von Prozessen.
• Wiederholzyklusrelais: Wechselt kontinuierlich zwischen Ein- und Aus-Zuständen basierend auf voreingestellten Intervallen, perfekt für periodisches Zyklieren wie blinkende Lichter oder intermittierenden Pumpenbetrieb.
• Intervallrelais: Kontakte wechseln sofort den Zustand bei Empfang eines Eingangssignals und bleiben für eine voreingestellte Dauer in diesem Zustand, verwendet für zeitgesteuerte Operationen wie die Steuerung eines Heizelements.

Multifunktions-Zeitrelais

Multifunktionsrelais kombinieren mehrere Zeitfunktionen aus der Liste der Einfunktions-Zeitrelais oben in einer einzigen Einheit und bieten Flexibilität für komplexe Anwendungen wie industrielle Automatisierungssysteme.

Anwendungen von Zeitrelais

Zeitrelais sind vielseitige Komponenten, die in verschiedenen Anwendungen in unterschiedlichen Branchen eingesetzt werden. Einige häufige Anwendungen sind:

• Industrielle Automation: Zeitrelais steuern den sequentiellen Start und Stopp von Förderbändern für einen reibungslosen Materialfluss und verwalten den zeitlichen Ablauf von Maschinenoperationen, einschließlich des Startens von Motoren, der Aktivierung von Magnetventilen und der Steuerung von Aktuatoren.
• HVAC-Systeme: Zeitrelais verhindern Kurzzyklen von Kompressoren, indem sie eine Verzögerung zwischen aufeinanderfolgenden Starts einführen, und steuern die Verzögerung beim Starten oder Stoppen von Lüftern, um eine ordnungsgemäße Belüftung und Temperaturregelung sicherzustellen.
• Beleuchtungssteuerung: Zeitrelais sorgen dafür, dass Lichter für eine festgelegte Zeit nach der Aktivierung eingeschaltet bleiben und bieten ausreichende Beleuchtung für einen sicheren Durchgang. Sie steuern auch die Dauer von Notbeleuchtungen im Falle eines Stromausfalls und gewährleisten so Sicherheit und Einhaltung von Vorschriften.
• Automobilanwendungen: Zeitrelais steuern den intermittierenden Betrieb von Scheibenwischern und verbessern die Sicht bei leichtem Regen. Sie kontrollieren auch die Dauer der Heckscheibenheizung und sorgen für klare Sicht ohne übermäßigen Stromverbrauch.
• Sicherheitssysteme: Zeitrelais bieten eine Verzögerung vor dem Auslösen von Alarmen, sodass autorisiertes Personal das System deaktivieren kann. Sie steuern auch den zeitlichen Ablauf von Türschlössern und Eingangssystemen und gewährleisten so einen sicheren und kontrollierten Zugang.
• Haushaltsgeräte: Zeitrelais steuern den zeitlichen Ablauf verschiedener Waschzyklen in Waschmaschinen und sorgen für einen effizienten Betrieb. Sie kontrollieren auch die Dauer von Koch- und Auftauzyklen in Mikrowellenherden und bieten präzise Zeitsteuerung für verschiedene Funktionen.
• Energiemanagement: Zeitrelais steuern die sequentielle Trennung und Wiederverbindung von Lasten, um Überlastungen zu verhindern und eine stabile Stromverteilung zu gewährleisten. Sie verwalten auch den zeitlichen Ablauf von Generator-Start- und Stoppsequenzen und sorgen für eine zuverlässige Stromreserve.
• Prozesssteuerung: Zeitrelais steuern den zeitlichen Ablauf von chemischen Reaktionen und Mischprozessen in der chemischen Verarbeitung und gewährleisten eine konsistente Produktqualität. Sie verwalten auch den zeitlichen Ablauf von Pumpen, Ventilen und anderen Geräten in Wasseraufbereitungsanlagen und sorgen für einen effizienten Betrieb.
• Schaltanlagen: Zeitrelais werden in Schaltanlagen verwendet, um den zeitlichen Ablauf von Leistungsschalteroperationen zu steuern und eine sichere und kontrollierte Stromverteilung zu gewährleisten. Sie können Verzögerungen einführen, um das gleichzeitige Schalten mehrerer Stromkreise zu verhindern, wodurch das Risiko elektrischer Fehler reduziert und die Systemzuverlässigkeit erhöht wird.

Praktische Beispiele und Verdrahtung

Zeitrelais werden oft in praktischen Anwendungen eingesetzt, bei denen eine präzise Zeitsteuerung unerlässlich ist. Nachfolgend finden Sie einige Beispiele zusammen mit entsprechenden Erklärungen zum Anschlussbild für Zeitrelais:

Tabelle 1: Praktische Beispiele und Verdrahtung von Zeitrelais

FAQs

Was ist der Unterschied zwischen einem Einschaltverzögerungs- und einem Ausschaltverzögerungsrelais?

Ein Einschaltverzögerungsrelais aktiviert die Kontakte nach einer Verzögerung, wenn das Signal empfangen wird. Ein Ausschaltverzögerungsrelais ändert die Kontakte mit dem Signal und kehrt nach einer voreingestellten Verzögerung zurück, sobald das Signal entfernt wird.

Können Zeitrelais sowohl in AC- als auch in DC-Schaltkreisen verwendet werden?

Ja, Zeitrelais sind sowohl für AC- als auch für DC-Schaltkreise erhältlich. Es ist wichtig, ein Relais auszuwählen, das der Spannung und dem Typ (AC oder DC) des Schaltkreises entspricht, in dem es verwendet werden soll.

Wie stellt man die Verzögerungszeit an einem Zeitrelais ein?

Die Verzögerungszeit an einem Zeitrelais wird mit eingebauten Steuerungen wie Potentiometern, DIP-Schaltern oder digitalen Einstellungen angepasst. Beachten Sie das Datenblatt oder die Bedienungsanleitung des Relais für spezifische Anweisungen.

Kann ein Zeitrelais zur Steuerung mehrerer Geräte verwendet werden?

Ein Zeitrelais kann mehrere Geräte steuern, wenn seine Kontaktbelastbarkeit die kombinierte Last bewältigen kann. Stellen Sie sicher, dass die Kontaktbelastbarkeit des Relais (Strom und Spannung) nicht überschritten wird.

Was ist der Zweck einer Rücksetzfunktion in einem Zeitrelais?

Die Rücksetzfunktion setzt den Zeitmechanismus des Relais vor Ablauf der Verzögerung zurück und bringt es in seinen Ausgangszustand zurück. Dies ist nützlich, um die Zeitsequenz in Anwendungen zu unterbrechen und neu zu starten.