Какая деталь позволяет соединять мегаватные цепи смартфоном?

inznan — 17.01.2024

Вспоминая закон Джоуля-Ленца, мы сразу упираемся в известный факт - чем тоньше проводник и выше его сопротивление, тем сильнее этот проводник нагревается при прохождении через него электрического тока.

Отсюда и следует проблема выгорания проводки. Если неправильно подобрать автомат для аварийного отключения и подключить в квартире сразу этак пяток электронагревателей по 3-5 кВт, то проводка просто выгорит в стене и хорошо ещё, если без самой стены. Провода настолько раскаляются, что попросту начинают плавиться.

Картинка с сайта videogorod.ru

Неприятности с повреждением проводки высокими токами характерна не только для проводов в стенах. Попробуйте встроить в цепь с парой мощных потребителей обычный выключатель для освещения и посмотрите, как себя поведет это устройство при попытке замкнуть цепь. Будет нечто типа грозы, а потом выключатель прогорит из-за перегрева.

В чём, собственно, сложность?

Теперь представьте себе, что включать мощный потребитель всё-таки нужно. Корректно это можно сделать самыми разными способами. Скажем, взять включатель с нужными характеристиками проводника и использовать его.

Но тогда в цепи появляется некоторый участок, который очень неудобен с практической точки зрения. Вспомните рубильники, которые устанавливаются в электрических щитках и подумайте, как такое безобразие можно использовать в относительно компактной цепи.

Есть и ещё один момент. Современная техника давно ушла от принципа "работы топором". Сейчас маленькая кнопочка или простое сенсорное нажатие на дисплей могут инициировать запуск мощного агрегата. Сенсорный экран и рубильник - это явно разные устройства. Но как тогда не сгорает миниатюрная кнопка в смартфоне или на пульте управления, если она не имеет достаточных физических параметров?

Например, нажатием такой кнопки на экране можно активировать мощное нагревательное устройство

Рубильник не только не очень удобный инструмент, но и исключает возможность удаленного управление техникой посредством современных систем автоматизации.

Для такого функционирования обычно применяются слаботочные электрические цепи. Но они, в свою очередь, не дружат с большими мощностями. Значит, просто соединить цепь, в которой есть несколько мощных потребителей, слаботочным включателем нельзя. Он просто сгорит.

Можно, конечно же, поставить вот такой рубильник :) Но смартфон его не провернет

Вот мы и приходим к тому, что порой требуется запускать мощный электрический нагреватель нажатием простой кнопки в приложении умного дома на смартфоне.

Как тут помогает реле?

Оказывается, способ решения проблемы давно уже придуман. Такие устройства подключаются посредством реле.

Реле (relais) - коммутационный аппарат, который при воздействии на него внешних физических явлений скачкообразно принимает конечное число значений выходной величины.

Что внутри у автомобильного реле?

Определение довольно мудреное и если его упростить, то реле - это включатель особой конструкции, который посредством воздействия на него слабых токов может соединить друг с другом силовые контакты. Эта штука очень активно используется в автомобилестроении. Включите дворники и услышите под торпедой, как щелкает то самое реле. Сегодня это один из главных элементов автоматизации.

Реле было разработано Самуэлем Морзе в 1835 году с целью модернизации телеграфного аппарата.

Как работает реле и для чего оно нужно?

Конструкции реле могут быть самые разные. От механических до электрических.

Простая конструкция реле

Давайте рассмотрим самый простой вариант организации такого управляемого выключателя. Собственно, самая простая конструкция - это и есть то первое реле, которое когда-то придумал ()а точнее запатентовал) Морзе.

Берем катушку и сердечник, который будет втягиваться в эту катушку при появлении в ней магнитного поля. Втягиваемый сердечник будет замыкать мощную цепь с большим сечением. Сам же провод, который подаёт напряжение на катушку, может быть и тонким, а управляться слаботочным устройством.

Схема работы получается простая. Замкнули цепь с катушкой, подали на неё относительно небольшой ток, который может быть подан хоть батарейкой, хоть смартфоном. Сердечник внутри катушки начал перемещаться посредством электромагнитной индукции и замкнул собой мощную цепь, находящуюся под напряжением. Мощная цепь замкнулась - заработало основное устройство.

В итоге кнопочкой на джойстике можно заставить перемещаться огромную лапу подъемного крана и не пострадают ни Джоуль, ни Ленц :)

Сохранено