Реле

Реле— электрическое или электронное устройство (ключ), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или не электрических 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, порождающего магнитное поле, которое вызывает перемещения ферромагнитного якоря реле, связанного механически с контактами и последующее 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.

Устройство электромагнитного реле

Принцип действия реле

Основные части электромагнитного реле: электромагнит, якорь и переключатель. Электромагнит представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала. Якорь — пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами.

Историческая справка 

Первое реле было изобретено американцем Джозефом Генрив 1831 г. и базировалось на электромагнитном принципе действия. Следует отметить, что реле Дж. Генри было не коммутационным. Слово реле возникло от английского relay, что означало смену уставших почтовых лошадей на станциях или передачу эстафеты (relay) уставшим спортсменом. Как самостоятельное устройство реле впервые упомянуто в патенте на телеграфСамюэля Морзе.

Классификация реле 

• По начальному состоянию контактов выделяются реле с:
  • Нормально замкнутыми контактами;
  • Нормально разомкнутыми контактами;
  • Переключающимися контактами.

• 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 КШ;
    • Комбинированные реле: 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.

• По типу исполнения
  • Электромеханические реле;
    • Электромагнитные реле(обмотка электромагнита неподвижна относительно сердечника);Магнитоэлектрические реле(обмотка электромагнита с контактами подвижна относительно сердечника);
      • Герконовые реле;
    • Термореле (биметаллическое);
    • Электродинамические реле
    • Индукционные реле
      • Ферродинамические реле
  • Статические реле
    • Ферромагнитные реле
    • Ионные реле
    • Полупроводниковые реле

• По контролируемой величине
  • Реле мощности;
  • Реле пневматического давления;
  • Реле контроля изоляции;

• Специальные виды электромагнитных устройств:
• Реле напряжения;
  
  • Шаговый искатель.
  • Реле тока;
  • Устройство защитного отключения.
  • Автоматический выключатель.
  • Реле времени.
  • Электромеханический счётчик.

Обозначение на схемах 

На 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

Особенности работы 

Работа электромагнитных реле основана на использовании электромагнитных сил, возникающих в металлическом сердечнике 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 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.

Управляемая цепь электрически никак не связана с управляющей (такая ситуация часто обозначается в электротехнике как 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 на выходе имеют минимальные значения тока и 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 заменены сначала лампами, потом транзисторами и микросхемами — работающими в ключевом (переключательном) режиме. В настоящее время имеются попытки возродить релейные вычислительные машины с использованием нанотехнологий.

В настоящее время в электронике и электротехнике реле используют в основном для управления большими токами. В цепях с небольшими токами для управления чаще всего применяютсятранзисторыилитиристоры.

При работе со сверхбольшими токами (десятки-сотни ампер; например, при очистке металла методомэлектролиза) 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 бытовомхолодильнике, 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.