Pro výpočet správného časového rozsahu pro vaše časové relé postupujte podle těchto čtyř základních kroků: identifikujte skutečné požadavky na časování vašeho procesu, vyberte vhodný režim časování (zpoždění zapnutí, zpoždění vypnutí, intervalový nebo cyklický), aplikujte bezpečnostní faktory pro zohlednění tolerance a podmínek prostředí a porovnejte vaše vypočtené požadavky s dostupnými komerčními časovými rozsahy. Tento systematický přístup pomáhá vašemu časovému relé poskytovat spolehlivý výkon a zároveň se vyhnout běžným chybám, jako jsou nedostatečné rezervy nebo nesprávný výběr režimu, které mohou vést k poškození zařízení nebo bezpečnostním rizikům.
Časová relé jsou kritické řídicí komponenty v průmyslové automatizaci, řízení motorů, systémech HVAC a nesčetných dalších aplikacích, kde přesné časování určuje spolehlivost a bezpečnost systému. Výběr nesprávného časového rozsahu – ať už příliš úzkého nebo příliš širokého – může způsobit provozní selhání, poškození zařízení nebo ohrožení bezpečnosti. Tato příručka poskytuje praktické metody výpočtu, podrobné příklady a rychlé referenční tabulky, které pomohou inženýrům a technikům s jistotou specifikovat časové rozsahy časových relé pro jakoukoli aplikaci.
Pochopení časových rozsahů časových relé
Časové relé časový rozsah označuje nastavitelný rozsah časových hodnot, které zařízení může poskytnout, například 0,1-1 sekunda, 1-10 sekund nebo 1-10 minut. To se liší od přesnost časování, která popisuje, jak přesně relé dosahuje nastavené časové hodnoty.
Časový rozsah vs. Přesnost časování
Pochopení tohoto rozdílu je zásadní pro správnou specifikaci:
| Charakteristický | Definice | Příklad | Vliv na výběr |
|---|---|---|---|
| Časový rozsah | Rozsah dostupných nastavitelných časových hodnot | 6-60 sekund, 1-10 minut | Musí zahrnovat požadavky vašeho procesu |
| Přesnost časování | Jak blízko je skutečné časování nastavené hodnotě | ±5 %, ±0,5 % + 150 ms | Kritické pro synchronizované operace |
| Opakovatelnost | Konzistence časování během více cyklů | ±0,5 %, ±1 % | Důležité pro předvídatelné procesy |
Podle normy IEC 61812-1 (hlavní mezinárodní norma pro průmyslová časová relé) je přesnost časování obvykle vyjádřena jako procento z nastavené hodnoty nebo rozsahu plné stupnice. Například časovač s přesností ±5 % nastavený na 10 sekund pracuje mezi 9,5 a 10,5 sekundami.
Běžné komerční časové rozsahy
Průmyslová časová relé se vyrábějí se standardizovanými časovými rozsahy, které pokrývají různé aplikace:
| Časový rozsah | Typický přírůstek | Běžné aplikace | Typ relé |
|---|---|---|---|
| 0,1-1 sekunda | 0,01 s | Vysokorychlostní procesy, rychlé pulzy, balení | Elektronické multifunkční |
| 1-10 sekund | 0.1s | Sekvencování strojů, soft start motoru | Standardní elektronické |
| 6-60 sekund | 1 s | Zpoždění spuštění HVAC, ochrana motoru | Elektromechanické/Elektronické |
| 1-10 minut | 6 s nebo 0,1 min | Zpoždění osvětlení, ventilace, chladicí ventilátory | Elektronické s více rozsahy |
| 1-10 hodin | 6 min nebo 0,1 hod | Dlouhodobé procesy, plánování údržby | Specializované časovače |
| 10-300 hodin | Proměnná | Operace s prodlouženým cyklem, kalendářní funkce | Programovatelné časovače |
Klíčový bod: Váš vypočtený požadavek na čas musí spadat do jednoho dostupného rozsahu. Pokud váš proces vyžaduje 45 sekund zpoždění, nemůžete použít relé s rozsahem 1-10 sekund – potřebujete rozsah 6-60 sekund nebo 1-10 minut.
Metoda výpočtu časového rozsahu krok za krokem
Krok 1: Identifikujte požadavky na časování vašeho procesu
Začněte určením skutečného časování, které vaše aplikace potřebuje. To vyžaduje analýzu specifikací vašeho procesu nebo zařízení.
Otázky k zodpovězení:
- Jaké je minimální zpoždění potřebné pro bezpečný/správný provoz?
- Jaké je maximální přijatelné zpoždění, než ovlivní proces?
- Existuje více požadavků na časování (start, běh, stop)?
- Opakuje se časování cyklicky nebo se vyskytuje jednou za spoušť?
Příklad 1 – Ventilátor chlazení motoru:
Výrobce motoru o výkonu 15 kW specifikuje, že chladicí ventilátor musí běžet “alespoň 3 minuty” po vypnutí motoru, aby se zabránilo poškození ložisek.
- Základní požadavek: 3 minuty (180 sekund)
- Typ: Zpoždění vypnutí (ventilátor pokračuje po zastavení motoru)
Příklad 2 – Sekvenční spuštění dopravníku:
Dopravníkový pás A se musí spustit a poté se dopravníkový pás B spustí “o 5-8 sekund později”, aby se zabránilo zablokování produktu.
- Základní požadavek: Zpoždění 5-8 sekund
- Typ: Zpoždění při zapnutí (Pás B se spustí po zpoždění)
Krok 2: Vyberte vhodný režim časování
Různé režimy časování slouží různým funkcím. Výběr nesprávného režimu je častá chyba, která činí výpočty bezvýznamnými.
Rozhodovací tabulka režimu časování
| Pokud vaše aplikace vyžaduje… | Vyberte režim | Základ pro výpočet času |
|---|---|---|
| Zařízení se SPUSTÍ po zpoždění po spuštění vstupem | Zpoždění při zapnutí (Zpoždění při sepnutí) | Čas od zapnutí vstupu do zapnutí výstupu |
| Zařízení se POKRAČUJE v chodu po nastavenou dobu po zastavení vstupu | Zpoždění při vypnutí (Zpoždění při rozepnutí) | Čas od vypnutí vstupu do vypnutí výstupu |
| Zařízení běží po pevnou dobu trvání a poté se automaticky zastaví | Intervalový časovač (Monostabilní) | Doba trvání výstupního ON pulzu |
| Zařízení se cyklus nepřetržitě mezi stavy zapnuto a vypnuto | Cyklický časovač | Doba zapnutí i doba vypnutí (může vyžadovat 2 nastavení) |
| Spouštění motoru hvězda-trojúhelník řízení sekvence | Časovač hvězda-trojúhelník | Doba přechodu z hvězdy do trojúhelníku |
Běžná chyba: Zaměňování zpoždění při zapnutí se zpožděním při vypnutí. Pokud chladicí ventilátor musí běžet “5 minut po vypnutí zařízení”, jedná se o zpoždění při vypnutí, nikoli o zpoždění při zapnutí.
Krok 3: Použijte bezpečnostní faktory a marže
Nespecifikujte časový rozsah časovacího relé, který přesně odpovídá vašemu minimálnímu požadavku. Reálné podmínky vyžadují bezpečnostní marže.
Vzorec pro bezpečnostní faktor
Obecný vzorec pro výpočet požadované specifikace časovače je:
Požadovaný časový rozsah = Základní čas procesu × (1 + Bezpečnostní faktor)
Kde bezpečnostní faktor zohledňuje:
- Tolerance časování (přesnost relé)
- Environmentální variace (teplotní vlivy)
- Stárnutí komponent (drift v průběhu let)
- Flexibilita nastavení (jemné doladění během uvádění do provozu)
Doporučené bezpečnostní faktory podle typu aplikace
| Typ Aplikace | Bezpečnostní faktor | Celková marže | Zdůvodnění |
|---|---|---|---|
| Kritické bezpečnostní funkce | 1.3-1.5 | +30-50% | Nelze tolerovat selhání časování; musí zohledňovat nejhorší možné podmínky |
| Ochrana Motoru | 1.2-1.3 | +20-30% | Tepelné časové konstanty se liší; zabraňuje rušivým vypnutím nebo nedostatečné ochraně |
| Sekvenční řízení | 1.15-1.25 | +15-25% | Umožňuje nastavení synchronizace; zabraňuje kolizi/zaseknutí |
| HVAC/Systémy budov | 1.1-1.2 | +10-20% | Optimalizace energetické účinnosti; úprava komfortu uživatelů |
| Nekritické časování | 1.05-1.1 | +5-10% | Minimální marže pro přesnost relé a nastavení |
Podrobný rozpis marže
Marže tolerance komponent:
- Přesnost elektronického časovače: typicky ±0,5 % až ±5 % (podle IEC 61812-1)
- Přidejte marži = Základní čas × (Přesnost % × 2)
Environmentální marže a marže stárnutí:
- Teplotní vlivy: ±0,01-0,03 % na °C
- Drift komponentů během 5-10 let: +1-2%
- Flexibilita nastavení: 10-20%
Příklad výpočtu: Ventilátor chlazení motoru (základ 3 minuty)
- Základní čas: 180 sekund
- Použijte faktor ochrany motoru: 180 s × 1,25 = 225 sekund
- Vyberte Rozsah 1-10 minut, nastaveno na 4 minuty
Krok 4: Porovnejte s dostupnými rozsahy časových relé
Jakmile vypočítáte požadovaný čas s bezpečnostní rezervou, vyberte komerční časové relé, jehož rozsah zahrnuje vaši specifikaci.
Rozhodovací strom výběru
Pokud vypočítaný požadavek na čas spadá do jednoho standardního rozsahu:
✓ Vyberte tento rozsah (např. požadavek 219 s → rozsah 1-10 minut)
Pokud vypočítaný čas spadá mezi dva rozsahy:
- Možnost 1: Vyberte další vyšší rozsah pro maximální flexibilitu nastavení
- Možnost 2: Vyberte nižší rozsah pokud vyhovuje vašemu maximu s rezervou
- Doporučení: Zvolte vyšší rozsah, pokud neplatí omezení nákladů nebo přesnosti
Pokud vypočítaný čas překračuje standardní rozsahy:
- Zvažte specializované časovače s rozšířeným rozsahem (až 300 hodin)
- Zvažte programovatelné logické automaty (PLC) pro komplexní časování
- Použijte více časovačů v kaskádové konfiguraci
Úvahy o nastavitelnosti a rozlišení
| Typ rozsahu | Rozlišení | Nejlepší pro |
|---|---|---|
| Pevný čas | Žádný | Standardizované procesy |
| Nastavení pomocí otočného ovladače | ~2-5% stupnice | Nastavení v terénu |
| Digitální displej | 0.1-1% | Precizní aplikace |
Kritický: Ovladač 1-10 minut s 10 pozicemi umožňuje pouze nastavení 1, 2, 3…10 minut.
Praktické příklady výpočtů
Příklad 1: Zpožděné vypnutí ventilátoru chlazení motoru
Aplikace: Průmyslový kompresor s chladicím ventilátorem, který musí běžet i po zastavení motoru.
Požadavky:
- Tepelné specifikace motoru: minimální doba chlazení 180 sekund
- Prostředí: prašná továrna, -10 °C až +45 °C
- Kritičnost aplikace: Vysoká (ochrana ložisek)
Calculation:
- Základní doba procesu: 180 sekund (3 minuty)
- Vyberte režim časování: Zpoždění vypnutí (ventilátor pokračuje po zastavení motoru)
- Použijte bezpečnostní faktory:
- Faktor ochrany motoru: 1,25 (dle tabulky)
- 180 s × 1,25 = 225 sekund (3,75 minuty)
- Porovnejte s rozsahem:
- Vypočítáno: 225 s spadá do rozsahu 1-10 minut (60-600 s)
- Vyberte: Časovač s rozsahem 1-10 minut
- Doporučené nastavení: 4 minuty (240 s) pro pohodlnou rezervu
Specifikace: Časové relé VIOX se zpožděným vypnutím, rozsah 1-10 minut, přesnost ≤±1%, univerzální napájení AC/DC
Příklad 2: Sekvenční spouštění zařízení
Aplikace: Chemický závod se třemi čerpadly, která se musí spouštět sekvenčně.
Požadavky:
- Čerpadlo 1: se spustí okamžitě
- Čerpadlo 2: se spustí 8 sekund po čerpadle 1
- Čerpadlo 3: se spustí 8 sekund po čerpadle 2
- Důvod: Zabránit špičce elektrické energie
Calculation:
- Základní doba procesu: 8 sekund mezi spuštěními
- Vyberte režim časování: Zpožděné zapnutí (každé čerpadlo se spustí po zpoždění)
- Použijte bezpečnostní faktory:
- Faktor sekvenčního řízení: 1,2
- 8 s × 1,2 = 9,6 sekund
- Porovnejte s rozsahem:
- Vypočítáno: 9,6 s se vejde do rozsahu 1-10 sekund
- Vyberte: Časovač s rozsahem 1-10 sekund (potřeba 2 jednotky)
- Doporučené nastavení: 10 sekund pro každé zpoždění
Specifikace: Dvě zpožďovací časová relé VIOX, rozsah 1-10 sekund, digitální nastavení, opakovatelnost ≤±0,5 %
Příklad 3: Cyklický zavlažovací systém
Aplikace: Řídicí jednotka zemědělské zavlažovací zóny.
Požadavky:
- Doba ZAPNUTÍ zóny: 12 minut (průtok vody)
- Doba VYPNUTÍ zóny: 48 minut (absorpce půdy)
- Cykly nepřetržitě během zavlažovacího období
Calculation:
- Základní doby procesu: 12 min ZAPNUTO, 48 min VYPNUTO
- Vyberte režim časování: Cyklický časovač (asymetrické zapnutí/vypnutí)
- Použijte bezpečnostní faktory:
- Nekritická aplikace: faktor 1,1
- ZAPNUTO: 12 min × 1,1 = 13,2 min
- VYPNUTO: 48 min × 1,1 = 52,8 min
- Porovnejte s rozsahem:
- Obě hodnoty se vejdou do rozsahu 1-10 minut? Ne (52,8 > 60 min)
- Potřeba: Rozsah 1-10 hodin pro dobu VYPNUTÍ
- Alternativa: Použijte rozsah 10-100 minut, pokud je k dispozici
- Doporučená nastavení: ZAPNUTO = 15 min, VYPNUTO = 1 hodina (kompromis pro standardní rozsah)
Specifikace: Cyklické časové relé VIOX s duálním nastavitelným rozsahem nebo multifunkční časovač se samostatným nastavením doby ZAPNUTÍ/VYPNUTÍ
Běžné chyby při výběru časového rozsahu
Vyvarování se těchto úskalí zajišťuje spolehlivý výkon časového relé:
| Chyba | Následek | Řešení |
|---|---|---|
| Stanovení přesného minimálního času bez rezervy | Proces selže, když relé pracuje na dolní toleranční hranici (-5 %) | Vždy přidejte minimálně 10% bezpečnostní faktor |
| Výběr nesprávného režimu časování (zpoždění zapnutí místo zpoždění vypnutí) | Zařízení pracuje opačně, než je zamýšleno; úplné selhání systému | Pečlivě analyzujte, kdy by se měl výstup aktivovat/deaktivovat |
| Ignorování rozlišení nastavení | Nelze nastavit přesný požadovaný čas; nuceni používat přibližnou hodnotu | Zkontrolujte datový list pro skutečné rozlišení (např. 10polohový volič = 10% kroky) |
| Přehlížení faktorů prostředí | Časování se výrazně odchyluje v extrémních teplotách | Přidejte 2-3% rezervu pro průmyslové prostředí, ověřte rozsah provozních teplot |
| Použití nadměrného rozsahu pro přesné aplikace | Špatné rozlišení a přesnost na dolním konci rozsahu | Vyberte nejmenší rozsah, který vyhovuje požadavkům s rezervami |
| Zapomínání na stárnutí komponent | Časovač se po 3-5 letech odchýlí od specifikace | Přidejte 2% rezervu pro stárnutí pro dlouhodobé instalace |
| Neberete v úvahu náběhové/spouštěcí přechodové jevy | Časování relé začíná dříve, než se zařízení skutečně stabilizuje | Přidejte dobu ustálení přechodového jevu k základnímu požadavku |
Reálný příklad nesprávného výběru režimu:
Inženýr specifikoval zpožďovací časovač pro ventilátor, který měl “běžet 5 minut po zastavení procesu”. Výsledek: Ventilátor by se spustil 5 minut po spuštění procesu (zpoždění zapnutí) a poté by běžel nepřetržitě. Správnou volbou bylo zpoždění vypnutí, které udržuje ventilátor v chodu 5 minut po zastavení procesu.
Rychlý přehled specifikací časového rozsahu
Podle průmyslového odvětví
| Kategorie aplikace | Typický potřebný časový rozsah | Doporučený rozsah | Režim časování | Klíčové Úvahy |
|---|---|---|---|---|
| Měkký start motoru | 5-30 sekund | 1-10 sekund nebo 6-60 sekund | Zpoždění zapnutí | Přizpůsobte setrvačnosti motoru; větší motory potřebují delší dobu |
| Chlazení/doběh motoru | 2-10 minut | 1-10 minut | Zpoždění vypnutí | Na základě tepelné časové konstanty |
| Přechod hvězda-trojúhelník | 3-15 sekund | 1-10 sekund | Hvězda-trojúhelník (specializované) | Podle specifikací výrobce motoru |
| Sekvenční spouštění HVAC | 10-60 sekund | 6-60 sekund | Zpoždění zapnutí | Postupné spouštění pro snížení odběru |
| Zpožděné vypnutí osvětlení | 30 sekund – 5 minut | 1-10 minut | Zpoždění vypnutí | Energetické normy a preference uživatele |
| Bezpečnostní blokování | 0,5-5 sekund | 0,1-1 sekunda nebo 1-10 sekund | Interval nebo zpožděné zapnutí | Musí splňovat bezpečnostní normy (IEC 61508) |
| Sekvenční spouštění dopravníku | 3-20 sekund | 1-10 sekund | Zpoždění zapnutí | Na základě doby přesunu produktu |
| Střídání čerpadel | 1-24 hodin | 1-10 hodin nebo programovatelné | Cyklické | Rovnoměrné rozložení opotřebení |
| Doba prohřívání procesu | 5-60 minut | 1-10 minut nebo 1-10 hodin | Interval | Závislé na receptuře; použijte digitální nastavení |
| Zavlažovací zóny | 5-30 minut ZAPNUTO, 15-120 minut VYPNUTO | 1-10 hodin s duálním nastavením | Cyklické | Typ půdy a požadavky rostlin |
Rychlé pokyny pro výběr
Standardní proces:
- Vypočítat základní čas → přidat bezpečnostní faktor 20 % → vybrat další standardní rozsah
- Ověřit přesnost ≤±5 % (obecně) nebo ≤±1 % (kritické)
Bezpečnostně kritické:
- Přidat bezpečnostní faktor 30-50 %
- Specifikovat přesnost a opakovatelnost ≤±1 %
- Dokumentovat podle ISO 13849 nebo IEC 61508
Často Kladené Otázky
Jak velkou bezpečnostní rezervu bych měl přidat do výpočtu časového relé?
Pro kritické bezpečnostní funkce přidejte 30-50%. Pro ochranu motoru je potřeba 20-30%. Sekvenční řízení a HVAC vyžadují 15-25%. I nekritické aplikace by měly mít alespoň 10% rezervu.
Co když je má požadovaná doba v rozmezí mezi dvěma dostupnými rozsahy časovače?
Zvolte další vyšší rozsah. Pokud vypočítáte 35 sekund (s rezervou), zvolte rozsah 6–60 sekund namísto rozsahu 1–10 sekund pro maximální flexibilitu nastavení.
Mohu použít časové relé s širším rozsahem pro lepší flexibilitu?
Ano, ale širší rozsahy mohou mít nižší rozlišení. Časovač s rozsahem 1–10 minut může nabízet přesnost 0,1 minuty, zatímco model s více rozsahy může poskytovat přesnost pouze 6 sekund. Pro aplikace vyžadující přesnost vyberte nejužší rozsah, který zahrnuje vaši potřebu.
Jak přesné musí být výpočty časových relé?
Přizpůsobte důslednost kritičnosti. Bezpečnostní aplikace vyžadují doložené výpočty dle IEC 61508. Ochrana motoru vyžaduje tepelnou analýzu. Běžné aplikace potřebují základní výpočty s bezpečnostní rezervou 20 %.
Jaké faktory ovlivňují skutečné časování v reálných instalacích?
Teplota (±0,01-0,03 %/°C), kolísání napájecího napětí (±1-2 %), stárnutí součástek (+1-2 % během 5-10 let) a EMI v hlučném prostředí ovlivňují časování. Bezpečnostní rezervy absorbují tyto odchylky.
Jak se počítá časový rozsah pro cyklické časovače?
Vypočtěte samostatně dobu sepnutí (ON) a rozepnutí (OFF) a aplikujte na každou z nich bezpečnostní koeficient 10-20 %. Specifikujte asymetrický cyklický časovač nebo použijte samostatné časovače se zpožděním sepnutí a zpožděním rozepnutí zapojené do série.
Mám zohlednit dobu spínání kontaktů?
Obvykle ne. Spínání kontaktů (5-20 ms) je zanedbatelné pro rozsahy od sekund po hodiny. Pro vysokorychlostní aplikace (rozsah 0,1-1 sekundy) zkontrolujte datové listy nebo použijte polovodičové výstupy (spínání <1 ms).
Závěr
Výpočet správného časového rozsahu pro vaše časové relé je systematický proces, který zajišťuje spolehlivý provoz a zabraňuje nákladným chybám. Metodika o čtyřech krocích – identifikace požadavků na časování procesu, výběr vhodného režimu časování, použití adekvátních bezpečnostních faktorů a přizpůsobení komerčním rozsahům – poskytuje rámec pro jistá rozhodnutí o specifikaci.
Pamatujte, že bezpečnostní rezervy nejsou volitelný luxus, ale nezbytné opatření pro reálné odchylky v toleranci, prostředí a stárnutí. Správně vypočítaná specifikace časového relé zohledňuje nejhorší možné podmínky a zároveň poskytuje flexibilitu nastavení během uvádění do provozu a provozu.
Pro kritické aplikace vždy konzultujte specifikace výrobce, ověřte přesnost a opakovatelnost podle IEC 61812-1 a zdokumentujte své výpočty pro budoucí použití. Časová relé VIOX nabízejí komplexní řadu časových rozsahů, specifikace vysoké přesnosti a flexibilní možnosti montáže, které splňují různé průmyslové, komerční a automatizační požadavky.
Pokud máte pochybnosti, raději se přikloňte k větším bezpečnostním rezervám a vybírejte kvalitní komponenty od renomovaných výrobců. Malé dodatečné náklady jsou nevýznamné ve srovnání s náklady na prostoje systému, poškození zařízení nebo bezpečnostní incidenty způsobené nesprávnými specifikacemi časového relé.
