Relé temporizador: principio de funcionamiento, esquema de conexión y recomendaciones de ajuste

El dispositivo que se activa al expirar el intervalo de tiempo designado se denomina relé de tiempo – el instrumento ha encontrado una amplia aplicación en electrotecnia, electricidad, electrónica. Gracias a su uso en soluciones de circuitos, es posible implementar funciones de control más flexibles para diversos equipos y aparatos.

Dependiendo de la construcción y el principio de funcionamiento del dispositivo, se pueden organizar circuitos eléctricos de diversa complejidad.

Le proponemos entender qué tipos de relés de tiempo existen, cuál es su especificidad de funcionamiento y aplicación. El material teórico se complementa con recomendaciones prácticas sobre la conexión y configuración del dispositivo de control temporal.

Principio de funcionamiento del relé de tiempo

Los dispositivos electrónicos presentan una diversidad constructiva, por lo que el principio del relé de tiempo debe considerarse teniendo en cuenta cada variación constructiva por separado.

Así es como se ve una de las numerosas construcciones de relés de tiempo. En esencia, el dispositivo se asemeja a un conmutador común, cuya acción, sin embargo, está vinculada al ciclo del paso del tiempo.

Desde el punto de vista de las acciones realizadas, en la práctica se utilizan construcciones electromagnéticas, neumáticas, electrónicas y dispositivos con mecanismo de relojería.

Opción #1: dispositivos electromagnéticos

Los dispositivos que admiten el principio de funcionamiento electromagnético están generalmente diseñados para funcionar exclusivamente en circuitos alimentados por corriente continua.

Construcción del relé de tiempo electromagnético REV-814: 1 – conjunto de contactos fijos; 2 – abrazadera; 3 – mecanismo amortiguador de cobre; 4 – escuadra; 5 – núcleo del devanado del circuito principal; 6 – armadura; 7 – contactos móviles de la armadura

El rango de tiempo de activación suele ser de 0,07 a 0,11 segundos en la conexión y de 0,5 a 1,4 segundos en la desconexión. La construcción de estos relés de tiempo contiene dos devanados de trabajo, uno de los cuales es un circuito en cortocircuito en forma de anillo de cobre.

Cuando la corriente eléctrica pasa a través del devanado principal, se observa un aumento del flujo magnético. Este flujo genera una corriente en el devanado en cortocircuito, lo que limita el aumento del flujo magnético del devanado principal.

Como resultado, se forma una característica temporal del movimiento del inducido del mecanismo actuador o, en otras palabras, se crea un retardo de tiempo en el encendido.

Diseño mejorado del relé de tiempo de tipo electromagnético. Este modelo de dispositivo admite la conmutación de cuatro canales de carga independientes. Sin embargo, en cuanto a los parámetros de corriente, el dispositivo parece más débil que los modelos antiguos (+).

Si se interrumpe el suministro de corriente al circuito del devanado principal, debido al efecto de inductancia, el campo magnético del devanado en cortocircuito permanece activo durante un tiempo. En consecuencia, durante ese tiempo, el relé no se desconecta.

Opción #2: dispositivos neumáticos

Las construcciones basadas en sistemas neumáticos son una especie de dispositivos exclusivos. Dichos dispositivos están equipados con una mecánica de retardo especial: un mecanismo amortiguador neumático.

Se puede ajustar el tiempo de retardo de los relés neumáticos reduciendo o aumentando el área de paso del tubo a través del cual se suministra el aire. Para estos fines, las construcciones de los relés neumáticos están provistas de un tornillo de ajuste.

Una de las construcciones más comunes de los dispositivos neumáticos. Un diseño bastante simple y confiable. Parámetros de corriente conmutada de hasta 16 amperios. Como conmutador se utiliza un mini-interruptor de dos canales.

El rango de ajuste del retardo de tiempo de los relés neumáticos es en promedio de 1 a 60 segundos. Sin embargo, hay ejemplares que cubren este rango casi el doble. Es cierto que en la práctica se han observado pequeñas desviaciones (alrededor del 10%) en la precisión de la actuación según los valores establecidos.

Opción #3: modificaciones de tipo relojería

Los denominados relés temporizadores horarios han encontrado una amplia aplicación en la electricidad. Este tipo de aparatos se utiliza a menudo en los diseños de interruptores automáticos, destinados a proteger circuitos con voltajes de 500 a 10000 voltios. El rango de retardo es de 0,1 a 20 segundos.

El principio de funcionamiento de los modelos de reloj se basa en la acción de un resorte que es tensado por un accionamiento mecánico (anclaje) del electroimán. La conmutación de los grupos de contactos del relé de tiempo de tipo reloj se realiza según el tiempo transcurrido, cuyo valor se ha establecido previamente en la escala del dispositivo.

Un representante de una serie bastante antigua de dispositivos: un relé de tiempo con mecanismo de reloj. Mientras tanto, este tipo de dispositivos ha demostrado un funcionamiento fiable y sin fallos en las condiciones más diversas.

La velocidad de desplazamiento del mecanismo del dispositivo está directamente relacionada con la intensidad de la corriente que fluye en el devanado del electroimán. Este factor permite ajustar el aparato para la ejecución de funciones de protección. La particularidad de dicha protección radica en su total independencia de la influencia de la temperatura ambiente.

Opción #4: relés electrónicos

En los últimos años, prácticamente en todos los lugares donde se pueden utilizar relés de tiempo, las versiones electrónicas han reemplazado a los obsoletos modelos electromecánicos.

Este tipo de aparatos posee una serie de ventajas:

• pequeñas dimensiones del cuerpo;
• alta precisión de actuación;
• mecanismo de ajuste conveniente;
• visualización de información.

Las versiones electrónicas funcionan, por lo general, basándose en contadores digitales de impulsos. Muchos dispositivos modernos están construidos con microprocesadores de alto rendimiento. Los relés digitales suelen estar diseñados para la conmutación de cargas poco inductivas o no inductivas.

Un desarrollo moderno: el relé digital, destinado a proporcionar conmutación temporizada. Atrae por su facilidad de manejo y control, ajuste flexible y apariencia.

Para configurar un relé de tiempo de tipo digital, basta con ajustar los parámetros de tiempo necesarios mediante las teclas funcionales ubicadas directamente en el panel frontal del cuerpo.

La configuración suele estar disponible en amplios rangos de tiempo, permitiendo abarcar no solo segundos, minutos, horas, sino también días de la semana. A modo de ejemplo, se puede considerar el modelo de relé electrónico semanal – temporizador.

Un temporizador electrónico con funciones de encendido y apagado automáticos puede utilizarse con éxito en esquemas de control de diferentes tipos de dispositivos. El denominado relé de tiempo «semanal» garantiza la realización de funciones de conmutación de acuerdo con un intervalo de tiempo establecido dentro de un ciclo semanal. Estos dispositivos se utilizan en sistemas “hogar inteligente”.

Por ejemplo, gracias al dispositivo se abren posibilidades:

• conmutar sistemas de iluminación en un tiempo determinado;
• iniciar o detener equipos tecnológicos;
• activar/desactivar sistemas de seguridad.

El dispositivo es de tamaño reducido y cuenta con varias teclas funcionales de control. Mediante el teclado del sistema, el usuario puede configurarlo (programarlo) fácilmente.

La funcionalidad de usuario del relé de tiempo digital es un panel de control con teclas de ajuste de parámetros. Además, una pantalla de cristal líquido donde se muestra toda la información necesaria.

El modo de programación se activa presionando y manteniendo presionado el botón designado con el símbolo «P». La tecla «Reset» ayuda a realizar un reinicio del sistema. El cambio de los ajustes de tiempo del relé se realiza mediante las teclas de ajuste de minutos, horas y días de la semana con el modo de programación activo.

El esquema de conexión estándar del relé temporizador prevé la configuración de uno de dos modos de control de acciones: manual o automático. La comodidad de ajuste del relé de tipo digital está garantizada por una pantalla LCD informativa.

Ajuste de relés analógicos electromecánicos

Los sistemas de automatización industrial, así como varios módulos domésticos, a menudo están equipados con dispositivos electromecánicos cuyo diseño incluye ajuste mediante potenciómetros.

Dispositivo de conteo de tiempo de tipo electromecánico con ajuste de parámetros mediante potenciómetros. Existen varias configuraciones de dichos dispositivos, lo que permite utilizarlos en circuitos de diversa complejidad.

En el panel frontal de la carcasa de dichos dispositivos se encuentra el vástago del potenciómetro (o varios vástagos), diseñado para girar con la hoja de un destornillador. Alrededor del vástago (vástagos) se inscribe una escala graduada de valores de ajuste.

La ranura en el vástago para la hoja del destornillador es un indicador peculiar que cambia su posición al girar el vástago. Colocando este indicador frente a ciertos valores de la escala graduada se logra ajustar el parámetro deseado.

Dispositivo multicanal de tipo electromecánico. Se ajusta fácil y sencillamente girando los potenciómetros con un destornillador. En el panel frontal también hay indicación LED de estado.

Los dispositivos de este tipo (por ejemplo, NTE8) han encontrado una amplia aplicación en esquemas de control de sistemas de ventilación, módulos de calefacción y dispositivos de iluminación artificial.

Regulación de dispositivos con escala digital

El uso de dispositivos con funciones de ajuste mecánico se puede demostrar con el ejemplo del temporizador doméstico de la marca REV Ritter, diseñado para enchufarse a un tomacorriente doméstico.

El llamado relé «de enchufe» diseñado para uso doméstico. El tiempo de acción generalmente está limitado al rango diario. Este tiempo es suficiente para aplicaciones domésticas.

Con ayuda de un enchufe con temporizador se puede controlar prácticamente cualquier electrodoméstico dentro de un rango de tiempo determinado. Para utilizar este temporizador diario, basta con enchufar el dispositivo y configurarlo.

El ajuste se realiza mediante las siguientes acciones:

1. Levantar todos los segmentos ubicados alrededor del disco de ajuste.
2. Bajar solo los segmentos que corresponden al tiempo de ajuste.
3. Girando el disco de ajuste, colocar el indicador del disco en la hora actual.

Por ejemplo, si se bajaron los segmentos entre los números 18 y 20 de la escala, una vez que el relé comience a contar el tiempo, la carga se encenderá a las 18 horas y se apagará a las 20 horas.

En general, el diseño del relé mecánico REV Ritter permite organizar hasta 48 activaciones en 24 horas completas.

Modificación del relé de tiempo «de enchufe»: 1 – toma de conexión de carga; 2 – control manual; 3 – escala dividida en 24 horas; 4 – segmentos de programación; 5 – indicador de hora actual; 6 – clavija de conexión a la red doméstica (+)

No obstante, el dispositivo admite la función de activación de carga sin programa. Para ello, dispone de un botón separado ubicado en el lateral del cuerpo. Si el usuario activa este botón, la carga se conecta a la red directamente, independientemente del estado de los contactos del relé.

Conexión del relé de tiempo en el esquema de control

El dispositivo debe conectarse teniendo en cuenta que el lugar de instalación cumpla con las condiciones indicadas en la ficha técnica del aparato. Por lo general, el montaje requiere una instalación vertical del dispositivo con tolerancias de desviación de la vertical no superiores a 10º.

Los límites de temperatura del local donde se prevé la instalación y funcionamiento del relé de tiempo normalmente no exceden el rango de -20°C a +50°C.

El nivel de humedad del aire en la zona de instalación del aparato no debe superar el 80%. El circuito eléctrico donde se instala el temporizador debe desconectarse de la red de alimentación durante la instalación.

Esquema de conexión clásico de un relé de tiempo, en este caso, para un aparato que conmuta dos canales con carga. Siguiendo el mismo principio se conectan dispositivos con diferente número de conmutaciones (+).

Un aparato de cualquier diseño tradicionalmente tiene una ficha técnica donde se indica el esquema de conexión. Muchos temporizadores electromecánicos y digitales se complementan con un esquema impreso directamente en el cuerpo que muestra cómo y en qué secuencia conectar el relé de tiempo.

El esquema de conexión clásico es el siguiente:

1. Conexión de la línea de tensión a los terminales de alimentación del aparato.
2. La línea de fase a través de un interruptor automático se conecta al contacto de entrada de carga del relé.
3. El contacto de salida de carga del relé se conecta directamente a la línea de fase de la carga.

En esencia, el esquema de conexión para la mayoría de los aparatos se basa en el mismo principio: conectar la alimentación al propio aparato y activar la carga a través de un grupo de contactos conmutables.

Dependiendo del tipo de relé (monofásico, trifásico) y de las características constructivas, puede haber varios de estos grupos de contactos.

Se puede fabricar manualmente una variante sencilla de relé de tiempo. Los esquemas de varios proyectos caseros se describen en este artículo.

Conclusiones y video útil sobre el tema

En el video se analiza la posibilidad de usar un dispositivo modular que contiene dos dispositivos de conmutación independientes por tiempo. El esquema contempla la conexión de dos aparatos de uso doméstico, la configuración de su funcionamiento en intervalos de tiempo y otras funciones.

Por supuesto, no es posible cubrir todas las modificaciones existentes de relés temporizadores con una modesta revisión. Para examinar toda la gama de dispositivos sería necesario escribir un libro completo. De hecho, hay disponibles manuales de referencia sobre diferentes tipos de temporizadores, y si se desea, siempre se puede encontrar la información necesaria.

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