Общие сведения о реле
Любой элемент технического устройства может быть представлен в виде конструктивного элемента по преобразованию энергии Х, поступившей на вход, в энергию Y на выходе элемента. Задача, решаемая таким элементом, определяется характером функциональной зависимости между выходной и входной величинами: Y = f (X). В этой связи элементы могут подразделяться на датчики, усилители, стабилизаторы, двигатели, реле и др.
Релейный элемент
В общем виде релейный элемент представляет собой техническое устройство, в котором при определенном значении (даже плавно измененяемой) входной величины энергии сигнала выходная величина энергии (даже может быть и другого вида) принимает скачкообразно фиксированное число значений. Здесь имеется ввиду скачкообразное изменение Y не во времени, а в зависимости от величины Х. Такая зависимость Y = f (X) имеет форму петли (кусочно-линейная функция) и называется релейной характеристикой.
В общем случае срабатывание любого реле происходит с некоторой задержкой во времени после получения управляющего сигнала. Однако существует специальный класс релейных устройств – реле времени, у которых задержку срабатывания (от нескольких мс до нескольких часов) можно регулировать.
В зависимости от выполняемой задачи на выходе релейного элемента он может быть коммутационным и не коммутационным (шаговый электродвигатель, электрозвонок и т. д.). Реле, как коммутационное устройство (КУ), относится к группе автоматических коммутационных устройств (АКУ). Эти устройства управляются дистанционно (автоматически). Непосредственно человеком управляются неавтоматические КУ: электрические кнопки, тумблеры, клавиатуры; водяные или воздушные клапаны и т. д.
Первые реле
Основной элемент электромагнитного реле – электромагнит был изобретен в 1824 г. англичанином Стардженом и представлял собой устройство, преобразующее входной электрический ток проволочной катушки, намотанной на железный сердечник, в магнитное поле, образующееся внутри и вне этого сердечника. Магнитное поле фиксировалось (обнаруживалось) своим воздействием на ферромагнитный материал, расположенный вблизи сердечника. Этот материал притягивался к сердечнику электромагнита.
Впоследствии эффект преобразования энергии электрического тока в механическую энергию осмысленного перемещения внешнего ферромагнитного материала (якоря) лег в основу различных электромеханических устройств электросвязи (телеграфии и телефонии), электротехники, электроэнергетики. Одним из первых таких устройств было электромагнитное реле, изобретенное американцем Дж. Генри и продемонстрированное им (см. рис.) в 1831 г. Следует отметить, что первое реле было не коммутационным. Электрический сигнал от внешнего источника после преобразования электромагнитом в магнитное поле приводил в движение якорь, который, перемещаясь, ударял по корпусу металлического колокола, вызывая звуковой сигнал. |
Первое реле |
Электромагнит с внешним якорем лег в основу конструкции и первого коммутационного реле в телеграфном аппарате, построенным в 1837 г. американским художником и изобретателем С. Бризом (Морзе), создавшим позднее к нему и код – азбуку Морзе.
Аппарат Морзе представлял собой электромеханическое устройство, в котором передатчиком служил телеграфный ключ, а приемником электромагнит с подвижным сердечником, управляющий работой пишущего механизма. Кодовые электрические импульсы от приемника к передатчику передавались по длинным проводам и, поэтому, требовали усиления. Для усиления слабых импульсов тока Морзе по совету Дж. Генри использовал его электромагнитное реле, якорь которого уже воздействовал не на колокол, а на подвижный электрический контакт, подключающий батарею питания к приемному электромагниту синхронно с приходом сигнала Морзе. Таким образом, слабый импульс усиливался и мог уже существеннее воздействовать на электромагнит телеграфного аппарата или – передаваться дальше. Это напоминало смену (по-английски: relay) уставших почтовых лошадей на станциях или передачу эстафеты (relay) уставшим спортсменом, что и послужило названием “ relay” для устройств подобного рода.
– 4 –