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.