Реле

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Электромагнитное реле

Реле́ (фр. relais) — элемент автоматических устройств, который при воздействии на него внешних физических явлений скачкообразно принимает конечное число значений выходной величины.[1]

Реле-прерыватель указателей поворота и аварийной сигнализации автомобиля (ВАЗ-2109)

По виду физических величин, на которые реагируют реле, они делятся на: электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные, акустические. Часто реле, которые должны реагировать на неэлектрические величины, выполняют с помощью датчиков, соединенных с электрическими релейными элементами.[2]

Реле называют различные таймеры, например таймер указателя поворота автомобиля, таймеры включения/выключения различных приборов и устройств, например бытовых приборов (реле времени).

История[править | править код]

Некоторые историки науки утверждают, что реле впервые было разработано и построено русским учёным П. Л. Шиллингом в 1830—1832 гг. Это реле составляло основную часть вызывного устройства в разработанном им телеграфе[3].

Другие историки[4][5][6][7] отдают первенство известному американскому физику Дж. Генри (его именем названа единица индуктивности — генри), который сконструировал контактное реле в 1835 году при попытках усовершенствовать изобретённый им в 1831 г. телеграфный аппарат. В 1837 году устройство получило применение в телеграфии. Фактически первое реле было изобретено американцем Джозефом Генри в 1831 г. и основывалось на электромагнитном принципе действия. Следует отметить, что первое реле Дж. Генри было не коммутационным.

Слово "реле" возникло от французского relay, — процедура смены уставших почтовых лошадей на станциях или передача эстафеты в спортивных эстафетных состязаниях.

Как самостоятельное устройство реле впервые упомянуто в патенте на телеграф Самюэля Морзе.

Релейные элементы[править | править код]

Релейный элемент — минимальная совокупность деталей и связей между ними, имеющая релейную характеристику, т.е. скачкообразно изменяющая при поступлении фиксированных воздействий на вход воздействие на выходах, переходя от одного фиксированного воздействия к другому.[2] У релейных многопозиционных элементов воспринимающие или исполнительные органы могут находится более чем в двух состояниях. Примером такого устройства может служить шаговый искатель.[8]

По виду физических явлений, используемых для действия релейных элементов, они делятся на электрические и механические.[2]

Электрический[править | править код]

Чаще всего под термином "реле" подразумевается электрический релейный элемент — релейный элемент, действие которого основано на явлениях, вызванных протеканием электрического тока, изменением электрического поля или явлениями, связанными с электрической проводимостью.[9] В рамках системы стандартизации термин "электрическое реле" используется исключительно для реле, выполняющего только одну операцию преобразования между его входными и выходными цепями.[10]

Классификация[править | править код]

По виду физических явлений, используемых для действия[2]:

По виду физических величин, на которые реагируют[2]:

  • ток;
  • напряжение;
  • мощность
    • активная;
    • реактивная;
    • активно-реактивная;
    • частота;
  • сопротивление
    • активное;
    • реактивное;
    • активно-реактивное;
    • направленное;
  • фаза
    • сдвиг фаз;
    • последовательность фаз.

По назначению делятся на:[9]

Обозначение на схемах[править | править код]

На принципиальных электрических схемах реле обозначается следующим образом:

Oboznachenie kontaktov rele.png

1 — обмотка реле (A1, A2 — управляющая цепь),

2 — контакт замыкающий,

3 — контакт размыкающий,

4 — контакт замыкающий с замедлителем при срабатывании,

5 — контакт замыкающий с замедлителем при возврате,

6 — контакт импульсный замыкающий,

7 — контакт замыкающий без самовозврата,

8 — контакт размыкающий без самовозврата,

9 — контакт размыкающий с замедлителем при срабатывании,

10 — контакт размыкающий с замедлителем при возврате.

Relay-IEC.svg

11 — общий контакт,

11-12 — нормально замкнутые контакты,

11-14 — нормально разомкнутые контакты.

На некоторых схемах ещё можно встретить обозначения по ГОСТ 7624-55.

Электромагнитный[править | править код]

Принцип действия реле, сверху — нормальное (обесточенное) состояние реле, снизу — включённое состояние реле.
1 — электромагнит (обмотка с ферромагнитным сердечником);
2 — подвижный якорь;
3 — контактная система (переключатель).

Основные части электромагнитного реле: электромагнит, якорь и переключатель. Электромагнит представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с ярмом из магнитомягкого материала. Якорь — обычно пластина из магнитного материала, через толкатели воздействующая на контакты.

Ряд номинальных напряжений, применяемых для питания катушек реле, согласно DIN IEC 38
Переменное напряжение
(вольт)
Постоянное напряжение
(вольт)
Предпочтительное
значение
Допустимое
значение
Предпочтительное
значение
Допустимое
значение
- 2 - 2,4
- - - 3
- - - 4
- - - 4,5
- 5 - 5
6 - 6 -
- - - 7,5
- - - 9
12 - 12 -
- 15 - 15
24 - 24 -
- - - 30
- 36 36 -
- - - 40
- 42 - -
48 - 48 -
- 60 60 -
- - 72 -
- - - 80
- - 96 -
- 100 - -
110 - 110 -
- - - 125
220 - - -
- - - 250
380 - - -
440 - 440 -
- - - 600

Работа электромагнитных реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих при прохождении тока по виткам его катушки. Детали реле монтируются на основании и закрываются крышкой. Над сердечником электромагнита установлен подвижный якорь (пластина) с одним или несколькими контактами. Напротив них находятся соответствующие парные неподвижные контакты.

В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче управляющего сигнала электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает и/или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключения управляющего напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение. В некоторые модели могут быть встроены электронные элементы. Это резистор, подключенный к обмотке катушки для более чёткого срабатывания реле, или (и) конденсатор, параллельный контактам для снижения искрения и помех или полупроводниковый диод, служащий для блокировки перенапряжений на обмотке реле при его обесточивании вследствие электромагнитной индукции.

Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей, то есть они гальванически изолированы друг от друга (в электротехнике используется термин «сухой контакт»). Более того, в управляемой цепи величина тока может быть намного больше, чем в управляющей. Источником управляющего сигнала могут быть слаботочные электрические схемы (например, дистанционного управления), различные датчики (света, давления, температуры и т. п.), и другие приборы которые выдают малые величины тока и/или напряжения. Таким образом, реле, по сути, выполняют роль дискретного усилителя тока, напряжения и мощности в электрической цепи. Это свойство реле, кстати, имело широкое применение в самых первых дискретных (цифровых) вычислительных машинах. Впоследствии реле в цифровой вычислительной технике были вытеснены сначала лампами, потом транзисторами и микросхемами — работающими в ключевом (переключательном) режиме. В настоящее время производятся попытки возродить релейные вычислительные машины с использованием нанотехнологий.

Петля гистерезиса

Как правило, электромеханическое реле имеет ярко выраженную петлю гистерезиса функции входной ток — состояние контактов (то есть работают как Триггер Шмитта). Соответственно, для некоторых реле указывают два порога этой петли гистерезиса — ток срабатывания и ток отпускания. Ток срабатывания указывает при каком токе реле переходит из состояния выключено в состояние включено. Ток отпускания (иногда называют током удержания) указывает при каком токе реле переходит из состояния включено в состояние выключено.

В наши дни в электронике и электротехнике реле используют в основном для управления большими токами. В цепях с небольшими токами для управления чаще всего применяются транзисторы или тиристоры.

При работе со сверхбольшими токами (десятки-сотни ампер; например, при очистке металла методом электролиза) для исключения возможности пробоя контакты управляемой цепи исполняются с большой контактной площадью и погружаются в масло (так называемая «масляная ячейка»).

Реле до сих пор очень широко применяются в бытовой электротехнике, в особенности для автоматического включения и выключения электродвигателей (пускозащитные реле), а также в электрических схемах автомобилей. Например, пускозащитное реле обязательно имеется в бытовом холодильнике, а также в стиральных машинах. В этих устройствах реле намного надёжнее электроники, так как оно устойчиво к броску тока при запуске электродвигателя и особенно к сильному броску напряжения при его отключении.

См. также[править | править код]

Источники[править | править код]

  • Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов. — 5-е изд., стер. — М.: Высшая школа, 2007. — 639 с.: ил. — ISBN 978-5-06-004826-1
  • Гуревич В. И. Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга инженера. — М.: Солон-пресс, 2011. — 700 с.: ил. — ISBN 978-5-91359-086-2
  • Gurevich V. Electric Relays: Principles and applications, CRC Press, 2005, 704 pp.

Примечания[править | править код]

  1. Реле//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) —М.: Советская энциклопедия, 1964
  2. 1 2 3 4 5 Релейный элемент (реле)//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) —М.: Советская энциклопедия, 1964
  3. Храмой А. В. О двух важных этапах в истории электроавтоматики (рус.) // Электричество : журнал. — 1950. — Декабрь. — С. 72—77.
  4. Icons of Invention: The Makers of the Modern World from Gutenberg to Gates. — ABC-CLIO. — P. 153.
  5. The electromechanical relay of Joseph Henry. Georgi Dalakov.
  6. Scientific American Inventions and Discoveries: All the Milestones in Ingenuity--From the Discovery of Fire to the Invention of the Microwave Oven. — John Wiley & Sons. — P. 311.
  7. Thomas Coulson. Joseph Henry: His Life and Work. — Princeton : Princeton University Press, 1950.
  8. Релейный многопозиционный элемент//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) —М.: Советская энциклопедия, 1964
  9. 1 2 Релейный элемент электрический (реле электрическое)//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) —М.: Советская энциклопедия, 1964
  10. ГОСТ 16022-83 Реле электрические. Термины и определения
  11. http://www.analog.com/en/applications/technology/mems-switch.html

Ссылки[править | править код]