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.
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?
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.
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.
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.
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 :)
Обязательно подписывайтесь, лайкайте и возвращайтесь за новым контентом на проект! Материалы выходят регулярно!
Не забывайте читать новые статьи на сайте проекта
- Много эксклюзивов выходит на телеге проекта