Реле
.jpg)
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[1]. Реле входит в более широкий класс переключающих устройств релейного действия, к которым также относятся, например, триггеры, мультивибраторы и т.д.[2] Реле отличается от релейного устройства, которое может быть автономным — без воспринимающих устройств, за исключением пусковых ключей (например: генераторы последовательностей сигналов, таймеры).[3] Релейные устройства могут состоять из реле и других элементов, не имеющих релейных характеристик (диоды, транзисторы, конденсаторы), но поставленных в релейный режим работы.[4] 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[5]. У релейных многопозиционных элементов воспринимающие или исполнительные органы могут находиться более чем в двух состояниях. Примером такого устройства может служить шаговый искатель[6].
С точки зрения общих функций выделяют группы реле: защитные, управляющие и контрольные[5].
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[5].
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[7].
Другие историки[8][9][10][11] 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[12].
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 Самюэля 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[12].
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)[13][14]. Однако началом развития теории релейных устройств является 1936—1938 года, когда В.Шестаков[15], К.Шеннон[16] и А. Накасима[англ.][17] применили для решения задач релейными устройствами аппарат математической логики; указание на возможность применения этого аппарата было сделано ещё в 1910 году ученым П.Эренфестом[18].
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)[19].
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[20], а второй (1962 г.) — в СССР[21].
Конструкция
[править | править код]Релейные элементы характеризуются параметрами, относящиеся 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 обычно 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[5]. 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[22].
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[23]. В рамках системы стандартизации термин «электрическое реле» используется исключительно для реле, выполняющего только одну операцию преобразования между его входными и выходными цепями[24].
Классификация
[править | править код]По виду физических явлений, используемых для действия[5]
[править | править код]- электромагнитные
- нейтральные;
- поляризованные;
- магнитоэлектрические;
- ферродинамические;
- индукционные реле;
- с вращающимся полем;
- с бегущим полем;
- ферромагнитные;
- магнитострикционные;
- электростатические;
- электронные;
- ионные;
- полупроводниковые (твердотельные);
- сегнетоэлектрические;
- пьезоэлектрические;
- МЭМС-реле[25];
- фотоэлектрические
- эмиссионные;
- резистивные;
- резонансные;
- тепловые:
По виду физических величин, на которые реагируют[5]
[править | править код]- 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[23]
[править | править код]- аварийные
- контроля и управления
- воспринимающие;
- исполнительные;
- промежуточные.
Обозначение на схемах
[править | править код]На принципиальных электрических схемах реле обозначается следующим образом:
 |
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. |
 |
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
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ Реле//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) — М.: Советская энциклопедия, 1964.
- ↑ Переключающее устройство // Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 2 (К – Погрешность измерения) —М.: Советская энциклопедия, 1962.
- ↑ Релейное устройство автономное//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) — М.: Советская энциклопедия, 1964.
- ↑ Релейное устройство//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) — М.: Советская энциклопедия, 1964.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Релейный элемент (реле)//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) —М.: Советская энциклопедия, 1964
- ↑ Релейный многопозиционный элемент//Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 3 (Погрешность решения — Телеизмерительная система частотная) — М.: Советская энциклопедия, 1964
- ↑ Храмой А. В. О двух важных этапах в истории электроавтоматики (рус.) // Электричество : журнал. — 1950. — Декабрь. — С. 72—77. Архивировано 26 мая 2018 года.
- ↑ Icons of Invention: The Makers of the Modern World from Gutenberg to Gates (англ.). — ABC-CLIO. — P. 153.
- ↑ The electromechanical relay of Joseph Henry. Georgi Dalakov. Дата обращения: 28 августа 2015. Архивировано 18 июня 2012 года.
- ↑ Scientific American Inventions and Discoveries: All the Milestones in Ingenuity--From the Discovery of Fire to the Invention of the Microwave Oven (англ.). — John Wiley & Sons. — P. 311.
- ↑ Thomas Coulson. Joseph Henry: His Life and Work (неопр.). — Princeton: Princeton University Press, 1950.
- ↑ 1 2 История создания и развития реле. Дата обращения: 27 сентября 2023. Архивировано 2 апреля 2015 года.
- ↑ Кутти А.К. без названия // Труды Ленинградской экспериментальной электротехнической лаборатории. — 1928. — № 8. — С. 10.
- ↑ Цымбалистый М.Г. без названия // Труды Ленинградской экспериментальной электротехнической лаборатории. — 1928. — № 8. — С. 19.
- ↑ Шестаков В.И. диссертация // Некоторые математические методы конструирования и упрощения двухполюсных электрических схем класса А. — 1938.
- ↑ Shannon C.E. A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits (Англ.) // American Institute of Electrical Engineers. — 1938. — № 57. — С. 713. Архивировано 14 ноября 2018 года.
- ↑ Nakashima A. A realization theory for relay circuits (Англ.) // Journal of the Instittute of Electrical Communication Engineers of Japan. — 1937. — Сентябрь (№ 150). — С. 197—226.
- ↑ Эренфест П. без названия // Журнал Русского физико-химического общества. — 1910. — Т. 42, № вып.10. — С. 382.
- ↑ Релейная логика. Дата обращения: 14 октября 2022. Архивировано 14 октября 2022 года.
- ↑ Proceedings of an International Symposium on the Theory of Switching. — Harvard University. — MA, 1959. — Т. 2.
- ↑ Труды международного симпозиума по теории релейных устройств и конечных автоматов. — Автоматика и телемеханика, 1963. — Т. 24.
- ↑ Жарковский Б. И., Шапкин В. В. Справочник молодого слесаря по контрольно-измерительным приборам и автоматике. — М.: Высшая школа, 1991. — С. 63. — 159 с. — ISBN 5-06-000920-3.
- ↑ 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
- ↑ ГОСТ 16022-83 Реле электрические. Термины и определения.
- ↑ MEMS Switch | Analog Devices. Дата обращения: 17 октября 2018. Архивировано 17 октября 2018 года.
Литература
[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.
Ссылки
[править | править код]
- 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.
- Электромагнитное реле: устройство и принцип действия. на YouTube
