Электрические реле, описание.

Энциклопедии и технические словари определяют реле (англ. Relay - смена, эстафета; франц. relais, от relayer – сменять, заменять) как устройство для автоматической коммутации электрических цепей по сигналу извне. Любое релейное устройство, как и реле для коммутации электрических цепей, состоит из релейного элемента (с двумя состояниями устойчивого равновесия) и группы электрических контактов, которые замыкаются (или размыкаются) при изменении состояния релейного элемента.
     Реле широко применяются в устройствах автоматического управления, контроля, сигнализации, защиты, коммутации и т.д. Наиболее распространены коммутационные реле, реле давления, перемещения, расхода, реле времени, защитные реле. 
    Таким образом, реле как 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 – простейшее переключательное устройство с двумя (или больше) состояниями устойчивого равновесия, каждое из которых может скачком сменяться другим под влиянием внешнего воздействия (например, изменения температуры, давления, электрического напряжения, освещенности, силы звука). Уровень воздействия, при котором изменяется состояние релейного элемента, называется порогом срабатывания.     Физическое явление, используемое в релейном элементе, определяет его принцип действия, конструкцию и основные характеристики. В зависимости от физической природы воздействия различают электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные и акустические релейные элементы; наиболее распространены электрические релейные элементы. Часто для восприятия воздействия неэлектрических величин релейные элементы дополняются измерительными преобразователями соответствующих величин. В конструкции релейного элемента можно выделить воспринимающий орган, который реагирует на внешнее воздействие, исполнительный орган – для передачи воздействий от релейного элемента вовне и промежуточный – перерабатывающий и передающий воздействия от воспринимающих органов к исполнительным.
    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. 
    Реле времени – устройство, контакты которого замыкаются (или размыкаются) с некоторой временной задержкой после получения управляющего сигнала. Задержку можно регулировать произвольно, влияя на скорость изменения физической величины, воздействующей на релейных элемент реле времени от момента поступления сигнала до достижения порога срабатывания. В электрических реле времени используются различные схемы задержки, основанные на замедлении нарастания или убывания силы тока (напряжения) в электрических цепях, содержащих конденсаторы, индуктивные катушки и резисторы; применяются также реле времени, основанные на счетчиках импульсов. В термических реле времени используются тепловые процессы в телах, нагреваемых электрическим током (например, деформация биметаллических пластин). В пневматических реле времени задержка создается изменением скорости истечения газа (воздуха) из резервуара. Время срабатывания реле времени от нескольких миллисекунд до нескольких часов.
 
    В общем случае срабатывание любого реле происходит с некоторой временной задержкой после получения управляющего сигнала. Однако существует специальный класс релейных устройств – реле времени, у которых задержку срабатывания (от нескольких миллисекунд 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), управляемых дистанционно.
  Непосредственно человеком управляются неавтоматические КУ: электрические кнопки, тумблеры, клавиатуры; водяные или воздушные клапаны и т. д.
 
Современная классификация реле

    В зависимости от физической природы входного (управляющего) сигнала реле подразделяются на механические (сила, давление, скорость, ускорение), магнитные, тепловые, оптические, электрические (ток, напряжение, мощность, сопротивление).
    Электрические реле наиболее распространенный тип реле, широко применяемый в измерительной технике, телефонии и радиоэлектронной аппаратуре.
  В свою очередь электрические реле в зависимости от наличия или отсутствия механического перемещения в самом устройстве делятся на реле электромеханические и статические электрические (коммутационные с бесконтактным выходом: полупроводниковые, электронные, оптоэлектронные и т. д.).
  Электромеханические реле в зависимости от происходящих внутри реле явлений: могут быть электромагнитными, электротепловыми, электрогидродинамическими и т. п.
  Среди многообразия релейных устройств, применяемых в технике, электромагнитные реле, как и ранее, занимают ведущее положение.
 
  Классификация электромагнитных реле.
 
  Электромагнитные реле в современной технике могут рассматриваться как подкласс электромагнитных механизмов, имеющих подвижный якорь. Существуют нерелейные электромагнитные механизмы: шаговые устройства, вибраторы, муфты и т. п. Электромагнитные реле – релейные электромагнитные механизмы.
  К электромагнитным реле относятся традиционные реле с неподвижной обмоткой электромагнита и ферромагнитным якорем, а также магнитоэлектрические, электродинамические и индукционные электромагнитные реле. Некоторые типы электромагнитных реле не имеют самостоятельного якоря, функции которого выполняют магнитоуправляемые контактные детали (герконовые реле) или подвижный сердечник обмотки (плунжерный тип реле).
  Электромагнитные реле, как и другие электрические реле, по роду управляющего и коммутируемого тока могут быть постоянного и (или) переменного тока.
  Обычные конструкции контактной системы электромагнитных реле позволяют коммутировать как постоянный, так и переменный ток с частотами до сотен килогерц. Специальные конструкции контактной системы (согласованное волновое сопротивление ввода–вывода тока, уменьшенная паразитная емкость и т. п.) обеспечивают коммутацию высокочастотных сигналов до нескольких гигагерц.
  По чувствительности входного сигнала и величине коммутируемого тока электромагнитные реле подразделяют на сверхчувствительные (10-7 – 10-10 Вт) реле, регистрирующие сверхмалые токи, а также высоко- и нормально чувствительные слаботочные (10-6 – 25 А).
  Более мощные реле, коммутирующие токи более 50 А и напряжения более 1000 В, называются, соответственно, контакторами и высоковольтными реле.
  Слаботочные реле стали в настоящее время самостоятельным классом электрических реле, включающим в себя наиболее распространенные электромагнитные реле с подвижным якорем, герконовые реле, электротепловые и слаботочные реле времени. К классу слаботочных реле относят также и другие виды неэлектрических слаботочных реле, например, тепловые реле. Термины и определения для электрических реле даны в ГОСТ 16022 и ГОСТ 14312. ***