Реле
.jpg){kind=link}
Реле́ (релейный элемент) (фр. relais) — коммутационный аппарат, электромагнитный, слаботочный или иной элемент автоматических устройств, который при воздействии на него внешних физических явлений скачкообразно принимает конечное число значений выходной величины<ref>Реле//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) — М.: Советская энциклопедия, 1964.</ref>. Реле входит в более широкий класс переключающих устройств релейного действия, к которым также относятся, например, триггеры, мультивибраторы и т. д.<ref>Переключающее устройство // Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 2 (К — Погрешность измерения) —М.: Советская энциклопедия, 1962.</ref> Реле отличается от релейного устройства, которое может быть автономным — без воспринимающих устройств, за исключением пусковых ключей (например: генераторы последовательностей сигналов, таймеры).<ref>Релейное устройство автономное//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) — М.: Советская энциклопедия, 1964.</ref> Релейные устройства могут состоять из реле и других элементов, не имеющих релейных характеристик (диоды, транзисторы, конденсаторы), но поставленных в релейный режим работы.<ref>Релейное устройство//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) — М.: Советская энциклопедия, 1964.</ref> Релейным элементом является минимальная совокупность деталей и связей между ними, имеющая релейную характеристику. При поступлении фиксированного воздействия на входе скачкообразно изменяется воздействие на выходе, переходя от одного фиксированного воздействия к другому<ref name="RE">Релейный элемент (реле)//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) —М.: Советская энциклопедия, 1964</ref>. У релейных многопозиционных элементов воспринимающие или исполнительные органы могут находиться более чем в двух состояниях. Примером такого устройства может служить шаговый искатель<ref>Релейный многопозиционный элемент//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) — М.: Советская энциклопедия, 1964</ref>.
С точки зрения общих функций выделяют группы реле защитные, управляющие и контрольные<ref name="RE" />.
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, соединённых с электрическими релейными элементами<ref name="RE" />.
История
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<ref>Шаблон:Статья</ref>.
Другие историки<ref>Шаблон:Книга </ref><ref>Шаблон:Cite web</ref><ref> Шаблон:Книга</ref><ref>Шаблон:Книга </ref> отдают первенство известному американскому физику Джозефу Генри (его именем названа единица индуктивности генри), который сконструировал контактное реле в 1835 году при попытках усовершенствовать изобретённый им в 1831 году телеграфный аппарат (в 1837 году устройство получило применение в телеграфии). Первое реле Дж. Генри было не коммутационным. Необходимость в изобретении реле была обусловлена задачей усиления слабых электрических сигналов, передаваемых по проводам в приемный электромагнит телеграфного аппарата. Реле Генри представляло собой электромагнитный контактный коммутатор электрической цепи, осуществляющий усиление (ретрансляцию, подпитку) импульсов тока, приходящих на силовой электромагнит телеграфа, который с приходом ослабленного импульса тока замыкал электрический контакт цепи, соединяющий местную батарею питания силового электромагнита с его обмоткой<ref name="автоссылка1">Шаблон:Cite web</ref>.
Слово «реле» возникло от французского relay — процедура смены уставших почтовых лошадей на станциях или передача эстафеты в спортивных эстафетных состязаниях. Это было как раз связано с принципом действия реле, применявшихся на линиях телеграфа.
Как самостоятельное устройство реле впервые упомянуто в патенте на телеграф Сэмюэля Морзе.
Затем появление телефона потребовало применения электромагнитных коммутаторов электрических цепей, названных телефонными реле. Позже успешное применение электромагнитных реле в технике телеграфии и телефонии способствовало применению подобных реле в устройствах железнодорожной автоматики, измерительной техники, энергетики, электротехники, а также в радиоэлектронной аппаратуре<ref name="автоссылка1" />.
Первые попытки создания научной методики для построения структуры релейных устройств относятся к 1925—1930 годам (работы учёных СССР А. Кутти, М. Цимбалистый, а также работы иностранных авторов)<ref>Шаблон:Статья</ref><ref>Шаблон:Статья</ref>. Однако началом развития теории релейных устройств является 1936—1938 года, когда В.Шестаков<ref>Шаблон:Статья</ref>, К.Шеннон<ref>Шаблон:Статья</ref> и Шаблон:Iw<ref>Шаблон:Статья</ref> применили для решения задач релейными устройствами аппарат математической логики; указание на возможность применения этого аппарата было сделано ещё в 1910 году ученым П.Эренфестом<ref>Шаблон:Статья</ref>.
Пока программируемые контроллеры ещё не изобрели, все системы управления были основаны на реле и представляли собой шкафы с проводами и релейными модулями. Для их описания был создан язык релейной (лестничной) логики (Ladder diagram)<ref>Шаблон:Cite web</ref>.
Существенную роль в развитии релейных устройств сыграли международные симпозиумы по теории релейных устройств и конечных автоматов. Первый из них (1957 г.) имел место в США<ref>Шаблон:Книга</ref>, а второй (1962 г.) — в СССР<ref>Шаблон:Книга</ref>.
Конструкция
Релейные элементы характеризуются параметрами, относящимися к входным и выходным воздействиям:
срабатывание — минимальное значение воздействия (электрического сигнала) на входе, при таком его возрастании, что релейный элемент изменяет свое состояние и одновременно воздействует на выходе в соответствии с релейной характеристикой;
отпускание — минимальное значение воздействия (электрического сигнала) на входе, при таком его уменьшении, что релейный элемент возвращается в свое первоначальное состояние.
В связи с неидеальностью релейной характеристики эти величины не совпадают друг с другом (гистерезис). В ряде случаев релейный элемент может обладать свойствами фиксации, то есть оставаться в занятом им состоянии и после снятия воздействия на входе. В этом случае релейный элемент возвращается в первоначальное состояние обычно после подачи воздействия на другой его вход (или воздействие противоположного знака воздействия на тот же вход). Максимальное значение такого воздействия при его возрастании, вызывающее возвращение релейного элемента в первоначальное состояние, называется параметром возврата. Отношение параметра отпускания к параметру срабатывания называется коэффициентом отпускания. Характеристикой релейного элемента служит так же его быстродействие, определяемое временем срабатывания и временем отпускания или возврата. В ряде случаев важными характеристиками релейного элемента являются: потребление энергии, вес, занимаемый объём и т. п.
По виду физических явлений, используемых для действия релейных элементов, они делятся на механические и электрические<ref name="RE"/>. Которые в свою очередь могут быть контактные и бесконтактные.
Независимо от типа реле свойственно два положения: при отсутствии напряжения на катушке — невозбуждённое состояние, а при подаче напряжения — возбуждённое состояние. При переходе из состояния в состояние происходит явление переброса, то есть изменения положения контактных групп<ref>Шаблон:Книга</ref>.
Электрический
Шаблон:Main 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<ref name="Electrical_relay_element">Релейный элемент электрический (реле электрическое)//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) — М.: Советская энциклопедия, 1964</ref>. В рамках системы стандартизации термин «электрическое реле» используется исключительно для реле, выполняющего только одну операцию преобразования между его входными и выходными цепями<ref>ГОСТ 16022-83 Реле электрические. Термины и определения.</ref>.
Классификация
По виду физических явлений, используемых для действия<ref name="RE" />
- электромагнитные
- нейтральные;
- поляризованные;
- магнитоэлектрические;
- ферродинамические;
- индукционные реле;
- с вращающимся полем;
- с бегущим полем;
- ферромагнитные;
- магнитострикционные;
- электростатические;
- электронные;
- ионные;
- полупроводниковые (твердотельные);
- сегнетоэлектрические;
- пьезоэлектрические;
- МЭМС-реле<ref>Шаблон:Cite web</ref>;
- фотоэлектрические
- эмиссионные;
- резистивные;
- резонансные;
- тепловые:
По виду физических величин, на которые реагируют<ref name="RE"/>
- электрические
- ток;
- напряжение;
- мощность
- активная;
- реактивная;
- активно-реактивная;
- частота;
- сопротивление
- активное;
- реактивное;
- активно-реактивное;
- направленное;
- фаза
- сдвиг фаз;
- последовательность фаз.
- Механические
- Давления
- Вакуума
- Перемещения
- Линейного
- Углового
- Направления
- Уровня
- Скорости
- Поступательной
- Вращательной
- Течения
- Скорости
- Расхода
- Ускорения
- Линейного
- Углового
- Усилия
- Частоты колебаний
- Амплитуды колебаний
- Тепловые
- Температуры
- Абсолютной величины
- Скорости изменения
- Мощности теплового потока
- Температуры
- Оптические
- Освещенности
- Спектрального состава
- Акустические
- Звукового давления
- Частоты звуковых колебаний
- Магнитные
- Напряженности магнитного поля
- Магнитной индукции
- Магнитного потока
По назначению делятся на<ref name="Electrical_relay_element"/>
- аварийные
- контроля и управления
- воспринимающие;
- исполнительные;
- промежуточные.
Обозначение на схемах
На принципиальных электрических схемах реле обозначается следующим образом:
| Файл: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. |
| Файл: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.
См. также
Примечания
Литература
- 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.
Ссылки
- Реле // Большой энциклопедический словарь
- История создания и развития реле
- Тепловое реле: принцип работы, конструкция, виды, как выбрать.
- Вакуумное реле NARVA, ГДР (в статье о радиолампах)
- Простой компьютер на реле.
- Автомобильные реле.
- Музей реле.
- Электромагниты и герконы.
- Шаблон:YouTube