Большая советсткая энциклопедия Релейный элемент

Релейный элемент

Релейный элемент, минимальная совокупность деталей и связей между ними, имеющая релейную характеристику, т. е. скачкообразно изменяющая воздействие на выходе (выходах) при поступлении фиксированных воздействий на вход (входы). При построении дискретных управляющих устройств (например, релейных, см. Реле) Р. э. рассматривается как их наиболее простая составная часть.

Р. э. характеризуются порогом срабатывания — минимальным абсолютным значением возрастающего входного воздействия, при котором Р. э. изменяет своё состояние и одновременно изменяет воздействие на выходе в соответствии с релейной характеристикой, и порогом отпускания — минимальным абсолютным значением уменьшающегося входного воздействия, при котором Р. э. возвращается в первоначальное состояние. Однако некоторые Р. э. могут обладать свойством фиксации, т.е. оставаться в занятом ими состоянии и после снятия воздействия на входе. В этом случае Р. э. возвращается в первоначальное состояние обычно после подачи воздействия на др. его вход (или воздействия др. знака на тот же вход). Р. э. с фиксацией применяют, например, для реализации памяти вычислительных и управляющих машин. Характеристикой Р. э. служит также его быстродействие, определяемое временем срабатывания и временем отпускания, или возврата. В современных бесконтактных элементах время срабатывания и время отпускания достигает несколько нсек. Важные характеристики Р. э. — потребление энергии, масса, занимаемый объём.

Существует большое количество различных типов Р. э.: от силовых Р. э., коммутирующих токи ~10—10² а при напряжениях ~ 10⁴—10³ в с быстродействием ~ 10^—1 сек, до контактных и бесконтактных Р. э. для управляющих и контрольных автоматических устройств, реагирующих на токи ~ 10^—4 а при напряжениях ~ 10^—1 в и имеющих быстро действие ~ 10^—4 сек.

С конструктивной точки зрения в Р. э. выделяют воспринимающие органы, которые реагируют на внешние воздействия, исполнительные — предназначенные для передачи воздействий от Р. э. вовне, и промежуточные — перерабатывающие и передающие воздействия от воспринимающих органов к исполнительным. Эти органы могут быть или явно выраженными или объединёнными друг с другом. По виду исполнительных органов Р. э. разделяют на контактные, в которых исполнительными органами служат электрические контакты, коммутирующие электрической цепи, и бесконтактные (электрические, пневматические и др.), в которых выходное воздействие формируется изменением различных параметров выходных цепей, например сопротивления, ёмкости, индуктивности, или изменением напряжения, давления и т. п. в этих цепях. В бесконтактных Р. э. релейная характеристика или органически присуща им (как, например, в Р. э. с прямоугольной петлей гистерезиса, в лампах тлеющего разряда, в тиратронах и криотронах), или же получается в результате соответствующего соединения электрических элементов, которые сами по себе не имеют релейной характеристики (как это, например, имеет место в триггерных Р. э.). Бесконтактные Р. э. обычно значительно меньше контактных по размерам (современная технология позволяет, например, изготовлять до 10⁴ полупроводниковых Р. э. на тонкой кремниевой пластине размером 4х4,5 мм), более надёжны в работе, потребляют меньшую мощность и обладают более высоким быстродействием.

Р. э. классифицируют также по многим др. признакам, чаще всего — по виду используемых в них физических явлений, характеру величин, на которые они реагируют, функциям, выполняемым ими в релейной системе, назначению.

Физическое явление, используемое в Р. э., определяет его принцип действия, конструкцию и основные характеристики. С этой точки зрения Р. э. разделяют на электрические, действие которых основано на явлениях, вызванных протеканием электрического тока, наличием электрического поля или связанных с электрической проводимостью твёрдого тела; механические, в которых используется главным образом изменение размеров твёрдого тела под влиянием тех или иных факторов (к механическим обычно относят также гидравлические и пневматические Р. э.); химические, в которых используются преимущественно химические преобразования, происходящие под воздействием электрического тока; оптические, использующие процессы, происходящие под действием света (подробнее см. рис. 1).

По виду физических величин, на которые реагируют Р. э., они делятся на электрические, механические, тепловые, оптические, магнитные и акустические (рис. 2). Часто Р. э., которые должны реагировать на неэлектрические величины, дополняются измерительными преобразователями соответствующих величин. В зависимости от характера изменения физических величин различают: Р. э. знака величины, реагирующие на определённое значение и знак какой-либо величины; Р. э. увеличения и уменьшения величины; предельные Р. э., реагирующие на изменение данной величины при выходе её значения из заданных пределов; Р. э. соотношения, реагирующие на сумму (разность, отношение, производную, интеграл и т.п.) двух или нескольких величин, воздействующих на входы Р. э. Особое место занимают импульсные Р. э., получившие распространение в связи с развитием импульсной техники; они реагируют на различные параметры импульсов (продолжительность, крутизну переднего или заднего фронта, форму, скважность и т. д.).

В зависимости от местоположения в релейных устройствах и выполняемых функций Р. э. подразделяют на воспринимающие, исполнительные и промежуточные. Если воспринимающие элементы принимают воздействия, поступающие из линий (каналов) связи, то их часто называют линейными.

Функции, выполняемые Р. э., и их назначение в различных областях применения весьма разнообразны. Поэтому их часто классифицируют в каждой области по-разному. Однако можно выделить большую группу защитных Р. э., предназначенных для отключения или изменения режима работы производственных и др. агрегатов в случаях, когда режим становится опасным для них, группы управляющих и контрольных Р. э. автоматических систем, а также логические Р. э., выполняющие функции логических преобразователей в вычислительных и управляющих машинах, дискретных управляющих устройствах и т. п.

Р. э. наиболее широко применяют в технике автоматического управления и технике связи; с их помощью можно: управлять большими мощностями на выходах устройств (систем), используя весьма малые по величине воздействия на входах; выполнять логические операции; путём сочетания различных Р. э. легко образовывать сложные многофункциональные релейные устройства (содержащие десятки и сотни тыс. Р. э.). Многие технические устройства и системы (вычислительные и управляющие машины дискретного действия, дискретные телемеханические устройства, управляющие системы автоматической телефонии, системы передачи дискретной информации, устройства релейной защиты и др.) целиком или в значительной степени базируются на использовании Р. э.

Лит.: Терминология реле, М., 1958; Сотсков Б. С., Основы расчета и проектирования электромеханических элементов автоматических и телемеханических устройств, М. — Л., 1965; Агейкин Д. И., Костина Е. Н., Кузнецова Н. Н., Датчики систем автоматического контроля и регулирования, М., 1959; Васильева Н. П., Гашковец И. С., Логические элементы в промышленной автоматике, М. — Л., 1962; Шорыгин А. П., Электрохимические элементы (общие свойства и классификация), в кн.: Энциклопедия измерений, контроля и автоматизации, в. 8, М., 1967; Цыпкин Я. З., Релейные автоматические системы, М., 1974.

М. А. Гаврилов.