Реле

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Электромагнитное реле

Реле́ (фр. relais) — электрическое или электронное устройство (ключ), предназначенное для замыкания или размыкания электрической цепи при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных воздействий.

Обычно под этим термином подразумевается электромагнитное реле — электромеханическое устройство, замыкающее и/или размыкающее механические электрические контакты при подаче в обмотку реле электрического тока. Ток порождает магнитное поле, которое вызывает перемещение якоря реле, связанного механически с контактами. Перемещение контактов коммутирует внешнюю электрическую цепь.

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

Часто реле также называют самые различные устройства, замыкающие или размыкающие контакты при изменении некоторой, не обязательно электрической величины. Это, например, устройства, чувствительные к температуре (тепловые реле), освещённости (фотореле), уровню звукового давления (акустические реле) и др. Также часто реле называют различные таймеры, например таймер указателя поворота автомобиля, таймеры включения/выключения различных приборов и устройств, например бытовых приборов (реле времени).

Существует класс электронных твердотельных полупроводниковых приборов, называемых оптореле (твердотельное реле), эти приборы в данной статье не рассматриваются.

Электромагнитное реле[править | править код]

Устройство[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 это обычно пластина из магнитного материала, через толкатели воздействующая на контакты.

История[править | править код]

Некоторые историки науки утверждают, что реле впервые было разработано и построено русским ученым П. Л. Шиллингом в 1830—1832 гг. Это реле составляло основную часть вызывного устройства в разработанном им телеграфе[1].

Другие историки[2][3][4][5] 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.

Классификация[править | править код]

  • По типу управляющего сигнала выделяются реле:
    • Постоянного тока;
      • Нейтральные реле: полярность управляющего сигнала не имеет значения, регистрируется только факт его присутствия/отсутствия. Пример: реле типа НМШ;
      • Поляризованные реле: чувствительны к полярности управляющего сигнала, переключаются при её смене. Пример: реле типа РП, КШ;
      • Комбинированные реле (дистанционные переключатели): реагируют как на наличие/отсутствие управляющего сигнала, так и на его полярность. Пример: реле типа КМШ;
    • Переменного тока.
  • По допустимой нагрузке на контакты.
  • По времени срабатывания.

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.

Особенности работы[править | править код]

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. Храмой А. В. О двух важных этапах в истории электроавтоматики (рус.) // Электричество : журнал. — 1950. — Декабрь. — С. 72—77.
  2. Icons of Invention: The Makers of the Modern World from Gutenberg to Gates. — ABC-CLIO. — P. 153.
  3. The electromechanical relay of Joseph Henry. Georgi Dalakov.
  4. 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.
  5. Thomas Coulson. Joseph Henry: His Life and Work. — Princeton : Princeton University Press, 1950.

Ссылки[править | править код]