Интерфейсные реле высокого напряжения , они же интерфейсные реле : [1] [2] или реле связи или изолирующие интерфейсы [3] [4] — особый класс электрических реле, предназначенных для обеспечения информационной и электрической совместимости между функциональными компонентами, изолированными друг от друга и не допускающими прямого соединения из-за высокой разности потенциалов . Общим принципом конструкции этих устройств является специальный модуль гальванической развязки между входными (управляющими) и выходными (коммутационными) цепями реле. Интерфейсные реле широко используются в системах управления и защиты высоковольтного (10-100 кВ) электронного и электрофизического оборудования и в мощных установках. [3] [5] [6]
Любое электромагнитное реле имеет определенный уровень изоляции между входными и выходными цепями. Однако в обычных реле эта функция не является преобладающей и, следовательно, не рассматривается в существующей системе классификации реле. Однако в интерфейсных реле свойство гальванической развязки (развязки) между входными и выходными цепями существенно усилено, и параметры гальванической развязки имеют первостепенное значение с точки зрения функций, выполняемых данным реле. С другой стороны, параметры, связанные с коммутационной способностью, являются вторичными и могут существенно различаться в интерфейсных реле с одинаковым уровнем гальванической развязки.
В этом отношении категоризация интерфейсных реле в существующие классы обычных реле является спорной. Скорее, представляется более целесообразным выделить их в отдельный класс электрических реле и классифицировать по характеристикам гальванического развязывающего блока [1] [4]
по уровню напряжения изоляции:
по конструкции модуля гальванической развязки:
по скорости работы (исполнения):
Хотя такая классификация может показаться условной, она в полной мере отражает важнейшие свойства интерфейсных реле, оказывающие решающее влияние на выполняемые ими функции.
Тенденции развития технологии интерфейсных реле предполагают использование оптоизолятора в качестве преобладающего принципа построения интерфейсных реле. Оптоизолятор может быть реализован на основе светодиода и фототранзистора (или фототиристора , или фотодиода ) или лампы и фоторезистора . Пример оптоэлектронного интерфейсного реле показан на рисунке. Прозрачный высоковольтный изолирующий барьер обеспечивает гальваническую развязку цепей при разнице потенциалов до 5-7 кВ. Для более высоких напряжений используют оптоволокно, длина которого (в зависимости от уровня напряжения) может составлять от десятков сантиметров до нескольких метров.
Критика
Принято считать, что важнейшей характеристикой оптоэлектронных систем является их помехоустойчивость и нечувствительность к электромагнитным полям. Однако не учитывается, что помимо волоконно-оптической линии и выходного актюатора в состав такой системы входят источник световых импульсов на передающей стороне и усилитель на приемной стороне, выполненные, как правило, на основе микросхем. Именно эти элементы, имеющие низкие уровни срабатывания, повреждаются импульсными помехами (помехами, скачками напряжения и разрядами) высоковольтного силового оборудования, что сводит на нет основное преимущество оптоэлектронных систем. [1] Кроме того, сами оптоволоконные линии подвержены сильному негативному воздействию ионизирующего излучения и внешних механических воздействий (что критически важно в военных приложениях). Размещение входных и выходных цепей таких систем должно быть широко разнесено (требуется длинное оптоволокно), что увеличивает габаритные размеры интерфейсного блока. Таким образом, предпочтительное использование оптоэлектронного модуля гальванической развязки в интерфейсных реле не всегда оправдано и является лишь следствием стереотипного мышления инженеров-конструкторов [1].
.jpg/1280px-A_75_kV_reed_switch_based_interface_relay_(gerkotrone).jpg)
Особый вид высоковольтных (HV) интерфейсных реле (которые не попадают под существующую классификацию, рассмотренную выше) называется геркотронами [1] [4] — см. рисунок справа. Они были спроектированы и разработаны Владимиром Гуревичем и обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами интерфейсных реле. К ним относятся: экономичность конструкции; механическая, экологическая и эксплуатационная прочность; надежность и относительно низкая стоимость. Еще одним важным преимуществом геркотронов является возможность их установки непосредственно на высоковольтные шины, что минимизирует габариты системы защиты (в отличие от вышеупомянутых оптоэлектронных интерфейсов, требующих длинных оптоволоконных линий).
Эти преимущества обусловливают широкое применение геркотронов в коммерческих и военных целях, в бортовой, мобильной и стационарной мощной радиоэлектронной аппаратуре, [1] в системах релейной защиты и автоматики электрических сетей, [3] в электрофизических установках, в силовой преобразовательной технике [4] и т. д.