Введение
Создание реле
Создание отрасли слаботочных реле
Развитие релейной техники в России
Несмотря на практические разработки российских инженеров (Апостолов, Вреден, Голубицкий, Игнатьев, Косицкий и др.), отечественное внедрение связи было передано в руки зарубежных компаний, создавших в России соответствующие производства:
– АО «Русских электротехнических заводов «Сименс и Гальске», основанное в 1853 г. в Петербурге с привлечением немецкого капитала;
– Электромеханический и телеграфный завод АО «Н. К. Гейслер и Ко», основанный в 1874 г. в Петербурге с привлечением американского и русского капиталов.
Телеграфной связью на концессионных условиях занималась преимущественно немецкая фирма «Сименс и Гальске», создавшая в 1916 г. для расширения своих услуг также Нижегородский телефонный завод. Телефонизацию в России осуществляли вначале преимущественно американские компании, построившие в 1882 – 1886 гг. телефонную сеть не только в Петербурге и Москве, но и в Одессе, Риге и Нижнем Новгороде.
Однако с 1986 г. в России началось и государственное строительство телефонных станций и сетей, для которого аппаратура, включая реле, в основном ввозились из Швеции. Ускорению процесса отечественной телефонизации способствовало создание в 1897 г. с привлечением шведского и русского капиталов Петербургской телефонной фабрики «Русское АО Л. М. Эриксон и Ко», которая через 2 года после Октябрьской революции была вначале национализирована, а в 1922 г. реорганизована в Петроградский телефонный завод «Красная заря».
С именем завода «Красная заря» связано не только начало отечественного производства телефонных станций, но и начало производства отечественных реле. Первые телефонные реле были подобны многоконтактным пружинным реле типа «Эриксон» или «Сименс и Гальске», они производились малыми сериями вручную. Однако уже в 30-х годах специалистами завода «Красная заря» были разработаны и освоены собственные конструкции маломощных электромагнитных реле постоянного тока типа 100, 300, 600, предназначенные для телефонной аппаратуры. На базе этих реле были также созданы специализированные, так называемые, кодовые диспетчерские реле (КДР), предназначенные для железнодорожной аппаратуры связи и автоматики, эксплуатируемой в более сложных климатических условиях, чем телефонная техника. Первые кодовые реле производились на Петроградском заводе имени Н. Г. Козицкого.
На «Красной заре» впервые в России начали изготавливать и более мощные реле переменного тока (с утяжеленным якорем, с раздвоенным полюсом, двухфазные и детекторные), а также термореле и электротермические (термобиметаллические) реле времени, используемые в системах автоматизации.
В 1928 г. производство реле было освоено и в Харькове на электромеханическом заводе (ХЭМЗ). Здесь стали выпускать мощные электромагнитные реле управления электроприводами и защиты устройств энергетики и электротехники.
В начале Великой отечественной войны производством телефонных реле занимались также Пермский, Уфимский и другие заводы, созданные на базе эвакуированных цехов завода «Красная заря».
Принципиально новый этап в развитии электромагнитных реле начался в послевоенное время, когда на заводе «Красная заря» началось освоение лучших трофейных образцов реле, получивших название «реле плоские нормальные» (РПН), «реле круглые нормальные» (РКН) и «реле поляризованные специальные» (РПС).
Реле типа РКН, имеющие частично уравновешенный якорь, в отличие от РПН, могли надежно работать на подвижных объектах связи, в том числе при отрицательных температурах. На базе реле РКН в начале 50-х годов специалистами релейного ОКБ-3 завода «Красная заря» и релейного сектора ленинградского НИИ-56 были разработаны новые типы малогабаритных нейтральных реле (РКМ-1, РКМП, РКС, РСМ, РС-13, РС-52, РСЧ-52, РМУ, РМУГ3), которые стали применяться не только в подвижной аппаратуре связи, но и в системах автоматики и телемеханики. Для этой техники также были созданы серийно производимые поляризованные реле РПС-4; 5; 74 и их разновидности РПС-13; 15; 18, которые дополняли ранее разработанные телеграфные реле 64П и 65П, РП-3; 4; 5; 7. Последние типы в 1956 г. были заменены малогабаритными модификациями РПС-11/3; 4; 5; 7.
Для повышения ресурса и надежности коммутации в новых образцах электромагнитных реле применялись специальные обмоточные провода и стабильный припой ПСр 3, 5, а первые, герметично запаянные реле (РМУГ и РЭС8), имели металлостеклянный цоколь и заполнялись осушенным воздухом или азотом.
Для надежной работы в условиях значительных ускорений, вибраций и ударов вскоре стала применяться конструктивная схема электромагнита с уравновешенным якорем, впервые использованная в реле РЭС8 и ставшая в дальнейших основной схемой разработок специальных видов электромагнитных реле. Отличительной особенностью этих реле являлись малые и сверхмалые габариты, пылевлагозащищенный, а в последствии только герметичный металлический корпус.
Новые разновидности электромагнитных реле успешно работали на борту спутника «Искра», в системах памяти истребителя МИГ-15, а также в другой авиационной, космической и военной аппаратуре. Следует отметить, что многие из разработанных более 40 – 50 лет назад реле до сих пор находятся не только в эксплуатации, но и в производстве.
Маломощные электромагнитные реле в устройствах автоматики и телемеханики использовались не только как самостоятельный элемент коммутации, но и входили в состав, так называемых, комплексных (гибридных) контактных релейных устройств. Использование элементов электронной техники (триодов, тетродов, тиратронов, фотоэлементов, а позднее и полупроводников) позволяло разработчикам аппаратуры расширять технические возможности электромагнитных реле. Например, электронное усиление управляющего тока повышало не только чувствительность реле, но и позволяло им срабатывать от коротких импульсов длительностью до 10 мкс.
На базе электронных приборов создавались не только гибридные контактные реле, но и самостоятельные бесконтактные (статические) релейные устройства – электровакуумные, газоразрядные, электрооптические, полупроводниковые и т.п. разновидности электрических реле. Поскольку гибридные реле содержат статичную (неподвижную) электронную воспринимающую часть и неподвижное относительно нее исполнительное устройство в виде электромеханического реле, то их стали также относить к статическим реле с контактным выходом или, в отличие от электронных бесконтактнокоммутирующих устройств, – к электронным реле с контактным выходом.
Следует отметить, что помимо классических (якорных) конструкций электромагнитных реле в технике использовались и их другая конструктивная разновидность, содержащая вместо якоря магнитоуправляемый контакт (МУК). Электромагнитное реле с МУК (см. рис. 7) было изобретено в 1925 г. В. И. Коваленковым5 (авт. свидет. СССР №466).
 Рис. 7. Схема реле В.И. Коваленкова: О – обмотка; С – сердечник; Яр – ярмо; Из – изолятор; ПКЭ – подвижный контактный элемент; ГМПБ – герметичный магнитопроницаемый баллон. |
Использование МУК вместо якоря поднимало на порядок и более количество коммутаций реле, а размещение МУК в вакууме или нейтральном газе герметичного стеклянного баллона повышало надежность процесса слаботочной коммутации.
Первые отечественные образцы герконов были созданы в 1958 г. в НИИ-56, а опытные образцы реле на основе герконов – в 1959 г. в НИИ городской и сельской телефонной связи (НИИТС). Промышленное производство первых типов отечественных герконов КЭМ-1; 2; 3 и первых герконовых реле РЭС42; 43; 44 было начато на заводе «Красная заря». В 1963 г. производство герконов было передано на Рязанский завод металлокерамических приборов (РЗМКП), где в последние годы стали также разрабатываться и герконовые реле.
В конце 50-х годов в США производством реле занималось около 50 фирм, которые изготавливали более 1000 типов различных реле. В СССР к этому времени производилось около 350 типов преимущественно электромагнитных реле, изготовлением которых занималось около 30 предприятий, среди которых наиболее крупными производителями являлись Ленинградские заводы «Красная заря», «Электросила» и «Электротехнический завод»; Харьковские «Электромеханический» и «Телефоннокоммутаторный»; Чебоксарский «Электроаппаратный завод», а также ряд московских предприятий, в числе которых завод «Автоэлектроника» (АТЭ-1). Вскоре к производству наиболее востребованных маломощных электромагнитных реле были подключены харьковское ПО «Радиореле», Ереванское ПО «Армреле», Иркутский релейный завод «Заря», Новгородский завод «50-летия Октября»6, Ленинградский завод местной промышленности «Радист» с филиалом в г. Порхове.
Таким образом, в середине прошлого столетия реле становятся одним из основных комплектующих элементов различных технических устройств7 . При этом даже реле одного вида в силу различного назначения и отраслевого производства имели разные конструкции, несопоставимые технические характеристики и заметно отличались технологией производства и испытаний. Многие из выпускаемых отечественной промышленностью реле были двойного применения, т.е. использовались как в народно-хозяйственной, так и в военной технике. В это время были сделаны и первые шаги в части классификации реле.
При внедрении новой отечественной системы межведомственной нормализации промышленных изделий была введена и единая система в обозначении типов для вновь разрабатываемых реле, которая основывалась на их технических и функциональных возможностях, например:
– РЭС – реле электромагнитные (нейтральные) слаботочные;
– РЭН – реле электромагнитные (нейтральные) напряжения (повышенного);
– РЭВ – реле электромагнитные (слаботочные) высокочастотные;
– РП, РЭП – реле электромагнитные (нейтральные) промежуточные;
– РПГ – реле (электромагнитные) промежуточные герконовые;
– РПС – реле (электромагнитные) поляризованные слаботочные;
– РПВ – реле (электромагнитные) поляризованные (слаботочные) высокочастотные;
– РН, РТ – реле напряжения, реле тока.
Электрические реле по коммутируемой мощности условно подразделялись на маломощные (слаботочные), средней мощности и мощные (силовые) реле.
По основной области применения, определяющей во многом конструктивно-технологические особенности реле, их стали подразделять на:
– телеграфные (маломощные высокочувствительные одноконтактные);
– телефонные (малогабаритные маломощные многоконтактные);
– железнодорожные;
– автомобильные;
– для устройств электротехники и энергетики;
– для устройств сигнализации, автоматики и телемеханики (малогабаритные и миниатюрные маломощные).
Последняя разновидность релейных устройств отличалась от нейтральных телефонных реле малым числом контактов (не более 6), а от поляризованных телеграфных реле наоборот – большим числом контактов (до 12).
В 60 – 70-х годах в СССР были начаты работы по отраслевой и государственной классификации, стандартизации и унификации отечественных реле.
К числу первых нормативных документов следует отнести выпущенные в 1965 г. Минрадиопромом СССР общие технические условия (ОТУ) разработки, производства и применения маломощных малогабаритных и миниатюрных электромагнитные реле типа РЭС, РЭН, РЭВ РПС, РПВ. Эти изделия предназначались для работы в аппаратуре связи, в устройствах сигнализации, автоматики и телемеханики на подвижных средствах наземного, водного и воздушного транспорта, в том числе в специальных условиях. Поскольку применение таких реле носило межотраслевой характер, то вскоре отраслевые ОТУ были переработаны в ГОСТ 16121-70 «Реле электромагнитные. ОТУ».
Аналогичные стандарты были разработаны для стационарной аппаратуры электротехники общего назначения (ГОСТ 8250-67), а также для устройств автоматики на железнодорожном транспорте (ГОСТ 5.357-70 и ГОСТ 5.197 72).
В 70-х годах были стандартизованы основные понятия, термины и определения коммутационной техники: ГОСТ 16022-76 «Реле электрические. Термины и определения», ГОСТ 17703-72 «Аппараты электрические коммутационные. Основные понятия. Термины и определения», ГОСТ 18311-72 Изделия электротехнические. Термины и определения основных понятий», ГОСТ 14312-79 «Контакты электрические. Термины и определения».
Кроме того, отраслевым стандартом ОСТ4.454.000-77 электромагнитные реле широкого применения, соответствующие требованиям ГОСТ 16121-70, были классифицированы как реле электрические (слаботочные) и получили соответствующие обозначения типов, отражающие основные элементы технической классификации:
Р X Y Z L N где Р – наименование изделия: реле электрическое (слаботочное);
X – физический принцип работы: Э – электромагнитное неполяризованное, П – электромагнитное поляризованное, Г – герконовое неполяризованное, И – герконовое поляризованное;
Y – функциональное назначение: К – низкочастотное (ранее использовался символ С – слаботочное низкочастотное), А – высокочастотное (ранее использовался символ В);
ZL – порядковый номер типа реле;
N – климатическое исполнение.
Очевидно, что последующие редакции ГОСТ 16121 (1979 г., 1986 г.) стали называться «Реле слаботочные электромагнитные. ОТУ».
Наиболее близкими аналогом к военному дополнению ГОСТ 16121 является ГОСТ В 22170-76(84), распространяемый на электромагнитные реле для коммутации постоянных токов выше 10 А в аппаратуре управления электроприводами специального назначения. ГОСТ В 22170 дополнял ГОСТ 8250-78, замененный в последствие на ГОСТ 17523-79(85), распространяемый на электромагнитные реле общего назначения для управления электроприводами.
Таблица 1. Динамика выпуска реле
| Выпуск реле предприятиями отрасли | |||
| Типы реле | 1970 г. | 1975 г. | 1980 г. |
| Количество типов | |||
| Герметичные | 19 | 28 | 60 |
| Зачехленные | 29 | 27 | 22 |
| Открытые | 17 | 14 | 14 |
| Герконовые | 5 | 17 | 32 |
| Всего | 70 | 86 | 126 |
3Реле РМУГ было первым отечественным газонаполненным (азот) реле, герметизация которого осуществлялась пайкой стального кожуха с металлостеклянным цоколем. Применение азота позволяло повысить износостойкость контактов при коммутации дуговых нагрузок.
4Аналогом реле РПС-4; 5; 7 являлось громоздкое и сложное изделие РП-5С, разработанное в московском «Специальном бюро №1 Министерства вооружения» (СБ-1МВ) на основе немецкого реле, использованного в системе управления и регулирования ракеты ФАУ-2.
5Проф. В.И. Коваленков – ученик А.С. Попова – работал в Ленинградском электротехническом институте им. В. И. Ульянова (Ленина), читал, в том числе инженерам завода «Красная заря», курсы лекций по теории связи и магнитным цепям. Исследуя динатронный эффект (явление вторичной эмиссии электронов) на аноде триода – элемента гибридного контактного реле, В.И. Коваленков предложил использовать в триоде вторую сетку, что привело к изобретению тетрода.
6Теперь это ОАО «НПП «Старт»
7Например, стоимость телефонных реле составляла не менее 20% от стоимости всего оборудования АТС.