Реле

В начале 19 века возникла необходимость в появлении устройства, усиливающего слабые электрические сигналы, передающиеся по телеграфным проводам. Побудительным мотивом к изобретению такого устройства послужили физические опыты Х. Эрстеда – датского учёного. В 1820 г. он продемонстрировал, что электроток, идущий по проводу, отклоняет стрелку магнитного компаса. На основе этих опытов Й. Швейггер (немецкий ученый) предложил использовать многовитковую катушку, которая значительно увеличивала магнитную мощность цепи. Его мно­житель, оснащенный магнитной стрелкой, и явился первым настоящим измерителем количества электричества – гальванометром.

Знаменитый физик А. Ампер (Франция) в 1821г. предложил новую систему телеграфа, основанную на электромагнетизме. В ней каждая цифра или буква передавалась по отдельному проводу и регистрировалась отклонением магнитной стрелки. По сути, каждая такая цепь телеграфа Ампера была первым электромеханическим устройством – прообразом реле. Магнитная стрелка занимала всего две позиции. В первой, когда в обмотке сигнала нет, стрелка ориентировалась в соответствии с внешним магнитным полем. Но как только в обмотке появлялся ток, магнитная стрелка резко поворачивалась, под влиянием магнитного поля, создаваемого обмоткой. После исчезновения образованного током магнитного поля, стрелка уходила в первоначальное состояние под действием упругости подвеса и магнитного поля земли.

В России идею Ампера развил академик П.Л.Шиллинг, который в 1832 г. руководил постройкой и демонстрацией своего электромагнитного телеграфа, протянутого между зданием Министерства путей сообщения и Зимним дворцом. Им был придуман простой телеграфный код, который требовал только шесть магнитных стрелок (против более 30 у Ампера). Для увеличения дальности электросвязи стрелки подвешивались на шелковой нити внутри обмоток. Телеграф настраивался так, чтобы при наличии сигнала в обмотке, подвешенный бумажный диск находился к оператору одной или другой стороной, окрашенными в разные цвета, в зависимости от полярности тока, а при отсутствии тока диск висел торцом.

Изобретение англичанином В. Стардженом искусственного магнита с введением в обмотку намагничивающегося сердечника из подковообразного железа и усовершенствования, которые внёс американец Дж. Генри (он предложил использовать изоляцию между обмотками, а также изобрёл многообмоточный электромагнит), позволили создать два разных типа электромагнитов. Один из них реагировал на слабые электрические сигналы, второй использовался для силовых преобразованиях при мощном источнике тока. На основе этих изобретений, в 1831г. американцу удалось впервые показать действие звукового телеграфа.

Так появилось электромеханическое устройство, которое сегодня мы знаем под названием «реле». Оно предназначено для переключения электрических цепей при изменении входных величин электрического и неэлектрического характера. Наиболее часто встречается электромагнитное реле. Оно состоит из электромагнита и якоря с переключателем. Работает такое реле следующим образом: при появлении в обмотке электромагнита тока, создаваемое ею магнитное поле притягивает якорь из магнитного материала, который через толкатель, сделанный из диэлектрика, переключает контакты. В первоначальном положении якорь обычно удерживается пружиной. В отдельные модели могут встраиваться электронные компоненты.

Коммутируемые контакты управляют электрической цепью, гальванически не связанной с управляющим сигналом. Эта ситуация в электрике называется ещё «сухой контакт». Как правило, управляющий сигнал меньше управляемого, так как его источником являются слаботочные системы, разнообразные датчики (температуры, света, давления и т.д.). Следовательно, реле являются дискретными усилителями напряжения, тока и мощности в электросетях.

Дифференцируют реле по следующим показателям:
- по первоначальному состоянию контактов (разомкнутые, замкнутые, переключаемые);
- по виду управления (постоянного тока – поляризованные, нейтральные и комбинированные; переменного тока);
- по уровню коммутируемого тока (от 1 мкА до сотен ампер);
- по виду исполнения (электромагнитные, электромеханические, магнитоэлектрические, термореле, герконы);
- по времени реагирования;
- по входящему сигналу (напряжение, ток, мощность, пневматика).