Реле

Реле — один из самых простейших и доступных усилителей, перспективных для попаданца.

По сути своей это выключатель, управляемый электрическим током.

Но зачем, спросите вы, включать ток другим…током?…

Дело в том, что с помощью реле мы можем управлять нагрузкой мощностью в несколько сотен, тысяч,

а то и десятков тысяч раз больше управляющего тока! В этом и состоит сущность любого усилителя.

Тем самым, замыкая управляющую цепь выключателем от карманного фонарика, рассчитанным на низкий ток и напряжение, мы можем включать и выключать установку мощностью несколько киловатт, например, электролизер или дуговую печь.

Само реле не отличается ни сложностью ни технологическими изысками.

Вот схема простейшего реле с нормально разомкнутыми контактами.



Как видите, ничего сложного.

1 — обмотка

2 – сердечник

3 – ярмо

4 – якорь

5 — возвратная пружина

6 – подвижный контакт

7 – контакт управляемой цепи

8 – зажимы для присоединения к управляющей цепи.

Ярмо и сердечник -  части магнитопровода (буквально, проводника для магнитного потока).

Первые экземпляры реле не имели ярма, что сильно снижало их чувствительность.

Якорь — тоже часть магнитной системы. На рисунке он также является частью электрической цепи, однако попаданцу стоит избегать подобных решений — дополнительная тепловая и коррозионная нагрузка на такую важную деталь нам ни к чему.

Более рациональным будет изолировать якорь от электричества, передавая усилие на контакты через изоляционную прокладку.

Пожалуй самая проблемные части реле — обмотка и контактная пара.

Для обмотки в большинстве случаев следует брать как можно более тонкую изолированную проволоку.

Это позволит сделать большее количество витков, а значит снизит требуемый ток.

Наматывать лучше всего в несколько слоев, не меняя направления намотки. Помните, во момент выключения реле на обмотке возникает выброс напряжения, который при большом количестве витков может быть больше подаваемого в несколько десятков раз, легко достигая напряжения пробоя изоляции.

Во избежание искрения очень желательно разнести выводы обмотки на некоторое расстояние и изолировать от руг друга.

Контакты представляют собой самый нагруженный элемент реле.

Сквозь них зачастую протекает значительный ток, что в случае плохого контакта может вызвать их обгорание и порчу прибора. Также под воздействием нагрева и атмосферного кислорода контакты могут покрыться окислами, что приведет к снижению проводимости.

Одним из методов борьбы с этой проблемой является изготовление контактных пар из как можно более инертных металлов, таких как серебро, платина или никель.

Также эффективно погружение контактов в минеральное масло, что также решает проблему нагрева и искрения.

Как электрический элемент реле имеет несколько особенностей, отличающих его от прочих усилителей.

Первая — это большая инерционность.

Даже уменьшая размеры реле крайне сложно добиться частоты переключения больше ста герц.

Уже при скорости включения-выключения больше пятидесяти раз в секунду срок работы реле снижается до нескольких часов.

Второй особенностью реле является очень заметный гистерезис — ток замыкания контактов и ток отпускания может отличатся в несколько раз.

Однако этот, казалось бы, недостаток можно превратить в достоинство в случае, если величина управляющего тока колеблется.

Используя гистерезис, можно снизить число ненужных срабатываний реле, увеличивая его ресурс.

Более того, разность тока замыкания и размыкания  регулировать в некоторых пределах, изменяя зазор между сердечником и ярмом!

Контакты в правильно сконструированном реле полностью изолированы от управляющей цепи,

что позволяет снизить риск поражения электрическим током, использую низкое управляющее напряжение.

Реле — это пороговый элемент.

Проще говоря, этот усилитель не реагирует на управляющий сигнал до тех пор, пока тот не превысит некого

значения, после чего замыкает цепь. Дальнейшее увеличение тока в обмотке (в разумных пределах)

не влияет на значение управляемого тока.

Вот типовая схема включения реле:

Подобная схема нашла себе применение в простейших конструкциях телеграфного аппарата, уже на ее основе можно

создать множество полезных устройств, начиная от таймера и заканчивая автоматическим предохранителем.

Помимо уже рассмотренной, существуют великое множество конструкций, в основе которых лежит

реле. Пускатели и реле времени, датчики тока и шаговые искатели, реле обратного тока и зуммеры,

простейшие логические ячейки и триггеры!

Все эти механизмы просты и дешевы, пусть и не всегда надежны и эффективны.

Их использование позволит «подтянуть» многие отрасли промышленности, внедряя электричество и связь

в самые различные производства.