Экологичные технологии
Навигация
Библиотека
Скачать Книги
Поиск по сайту

Главная > Релейная защита > История использования Реле

История использования Реле

В конце XIX века и в крупных городах России появились первые телефонные станции ручного обслуживания. Однако, в связи с отсутствием собственного (отечественного) телефонного оборудования, строительство и эксплуатация телефонных станций велись иностранными компаниями.

Увидев серьезные перспективы в телефонизации России, хозяин стокгольмской телефонной компании – швед Ларс Эриксон в 1897 году открывает в Петербурге первую в России телефонную фабрику-мастерскую. Расположенная на Васильевском острове (дом 9 по 20-й линии) фабрика с персоналом в 200 человек за 4 года существования выпустила 12 тысяч телефонных аппаратов и около 100 коммутаторов. Прибыльное дело позволило Л. Эриксону в 1900 году расширить производство, переведя его во вновь построенные корпуса на Выборгской стороне (Большой Сампсониевский проспект, 70). Через 2 года фабрика работала на полную мощность, производя ежегодно более 60 тысяч телефонных аппаратов и несколько сотен коммутаторов.

Однако фирма "Эриксон" ревниво охраняла инженерные секреты производимой в России и для России техники. Все самые важные детали, узлы, устройства,  в том числе и реле (см. фото реле "Эриксон"), создавались и производились в Стокгольме. В Петербурге лишь выполнялась сборка и внешняя отделка. Шведские реле устанавливались  на всех ручных станциях разных систем "Эриксон" и имели следующие характерные особенности.

На пяточный конец сердечника реле надевалась металлическая, а против якоря - фибровая шайба. Так готовилась катушка для наматывания обмотки. Концы обмотки припаивались к отдельным пружинам, укрепленным вместе с контактными пружинами реле. Готовая катушка укреплялась на задней стороне ярма при помощи гайки. Обычно ярмо имело двойную ширину для двух катушек, которые могли принадлежать двум отдельным реле или одному реле. Якорю придавалась форма угольника, верхняя часть  которого (параллельная ярму) имела большой внутренний вырез для уменьшения веса. Передняя часть якоря делалась в виде треугольника или кружка. На передней части якоря укреплялся латунный мостик, на выступе которого привинчивался регулировочный винт. В углу загиба якоря делалось отверстие для прохода спиральной пружины. Один конец этой пружины надевался на крючок, заделанный в ярме, а другой ее конец надевался на головку регулировочного винта. Благодаря натяжению этой спирали якорь оттягивается от сердечника и, вместе с тем крепится к ярму. При ввинчивании или развинчивании регулирующего винта увеличивается или уменьшается натяжение спиральной пружины, благодаря чему увеличивается или  уменьшается  сопротивление якоря притяжению  сердечника. Междужелезное пространство между якорем и сердечником обычно не регулировалось, но оно могло быть изменено увеличением или уменьшением угла угольника якоря. Против сердечника к якорю приклепан медный штифтик, мешающий прилипанию якоря к  сердечнику. При притяжении якоря на контактные пружины давят костяные столбики, укрепленные на верхней части якоря против пружины. Такие костяные столбики укрепляются и на пружинах в случае наличия двойных контактов в одной группе пружин. Контактные пружины прикреплялись к ярму при помощи двух винтов, которые друг от друга изолировались слюдяными и эбонитовыми прокладками. Число групп пружин составляло только 1 или 2 на одно реле (сердечник), а число пружин в группе могло быть установлено не больше 5. Пружины нейзильберовые, контакты серебряные. С задней стороны реле к ярму укреплялась железная пластина с вырезами для прохода паечных концов пружин и концов сердечников.

Во времена русско-японской войны на фабрике "Эриксон" был налажен выпуск первой военной продукции: полевые станции с фоническим вызовом и форпостные телефоны, а сама шведская фабрика 1 января 1905 года была перерегистрирована в общество русских и шведских предпринимателей "Русское акционерное общество Л.М. Эриксон и Ко". Многие годы директором этого общества был русский инженер Л. И. Шпергазе, однако, техническая политика новой компании оставалась прежней.

С началом первой мировой войны фабрика "Эриксон и Ко" спешно расширилась и приступила к выполнению заказов военного ведомства. На фабрике появились военно-морской и технический отделы, которые занимались научно-инженерными изысканиями. В 1915 году телефонно-телеграфное производство на фабрике стало одним из крупнейших производств в Петербурге. По сути, фабрика стала заводом, где уже работало более 3 тысяч человек. Большая часть акций теперь принадлежала русским предпринимателям, что способствовало изгнанию с завода "Эриксон и Ко" сначала немецких специалистов, а затем и шведских.

После Октябрьской революции завод "Эриксон" еще сравнительно долго принадлежал прежним хозяевам, но в июле 1919 года был национализирован, перейдя в ведение предприятий электротехнической промышленности слабого тока. Первым "красным" директором стал И. Я. Яковлев, принявший дела у Л. И. Шпергазе.

В годы гражданской войны большинство телефонных станций было разрушено. Число абонентов только в Москве и Петербурге сократилось с 230000 до 89000. Пострадало и производство телефонии. Однако уже к 1927 г. в результате восстановительных работ городская телефонная связь страны насчитывала более 200000 абонентов, а годы первой пятилетки проходили под знаменем реконструкции городской связи на базе автоматических телефонных станций (АТС) с машинным приводом и созданием собственной отечественной промышленности связи. Первая крупная АТС в СССР была построена преимущественно из шведских приборов в 1929 г. в Ростове на Дону. Следующая московская АТС (1930 г.) содержала в основном отечественное оборудование.

В дальнейшем строительстве и эксплуатации автоматической связи в Новосибирске, Ташкенте, Смоленске, Ленинграде и др. городах уже принимали участие только советские заводы. К началу 1937 г. в Народном Комиссариате Связи насчитывалось более 800000 абонентов (без учета сельской, транспортной, военной связи и связи на предприятиях).

Завод "Красная заря". Первые релейщики

(1922-1941 гг.)

Послереволюционное восстановление завода "Эриксон" продолжалось до 1922 года. В этом же году, в августе завод был переименован в Петроградский телефонный завод "Красная заря", входивший в числе 11-ти предприятий Республики в Государственный электротехнический трест заводов слабого тока.

Восстановленный завод "Красная заря" приступил к производству ранее выпускаемых телефонных аппаратов и коммутаторов ручного обслуживания с местной (МБ) и центральной (ЦБ) батареей питания. Изделия завода в огромных количествах шли в различные регионы Советского Союза и использовались там в телефонных сетях городов, предприятий, военных учреждений в армии и на флоте.

Специалисты "Красной зари" не только возобновили старое производство, но и в течение нескольких лет разработали и освоили новую телефонную станцию системы ЦБ для развивающегося железнодорожного транспорта.

Очевидно, что для полной технической самостоятельности завода необходимо было как можно скорее выпускать технику связи с применением отечественных материалов и технологий, использовать основные комплектующие элементы коммутаторов – электромагнитные реле не зарубежных фирм, а собственного изготовления.

В 1922 году на заводе "Красная заря" также началось зарождение отечественного производства телефонных реле.

Конструкции первых собственных реле (фото: Первые отечественные реле) завода "Красная заря" , которые выпускались до 1925 г. , были клапанного типа и практически полностью повторяли конструкции реле "Эриксон", т.е. имели сердечник круглого сечения, плоский корпус Г-образной формы. Производство этих реле было ручным и велось мелкими сериями. Для изготовления деталей реле использовались различные материалы: электротехническое и кремнистое железо, латунь, красная медь, серебро 900-й пробы, вольфрам, пластмассы, эмалированные провода, большинство из которых закупалось за границей. Для защиты железных сплавов от коррозии было освоено никелирование, а в целом реле для защиты от пыли и воздействия магнитных полей закрывалось индивидуальным чехлом из листового железа.

Выпускались заводом и другие конструкции реле, например, по типу реле "Сименс и Гальске" с ножевым ярмом.

Начатое с 1927 года производство машинных АТС потребовало на заводе коренных инженерно-производственных изменений. Были закуплены новые станки, расширены конструкторские и технологические группы технического отдела, организовано сборочно-монтажное конвейерное производство. В инструментальном цехе производство реле было выделено в самостоятельный участок, где уже наряду с реле постоянного тока  выпускаются реле переменного тока (фото: Первые реле переменного тока) с  утяжеленным якорем и первые тепловые реле (фото:Первые тепловые реле) на термобиметаллах.

Техническое перевооружение завода потребовало привлечения молодых инженерно-технических кадров, кузницей которых для "Красной зари" были, прежде всего, Электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (ЛЭТИ), Политехнический институт им. М. И. Калинина (ЛПИ), а позднее и Электротехнический институт связи имени профессора М. А. Бонч-Бруевича (ЛЭИС). В этих вузах получали образование не только будущие специалисты завода, но и уже работающие мастера и техники, которым читались курсы по общим вопросам телеграфии, телефонии, технике проводной связи, электротехнологии и т.п.

Так, например, в 1920-1930 гг. в ЛЭТИ читались курсы по теории связи и магнитных цепей (профессор В. И. Коваленков), по электромагнитным механизмам (А. Фонарев), по автоматической телефонии (В. А. Сергиевский, работавший на заводе с 1924 г.). В ЛПИ велась подготовка студентов по технике слабых токов.

В Москве аналогичную подготовку специалистов проводил энергетический институт (МЭИ), где также велись научные исследования зарождающейся отечественной релейной техники. Профессором МЭИ Г. П. Матовым уже в  1934 г. была издана книга "Телефонные реле, их конструкция и расчет", являющаяся первым отечественным изданием, обобщившим мировой опыт в проектировании электромагнитных реле. Группой специалистов во главе с Б. С. Сотсковым исследовались различные типы реле как элементы телемеханики и автоматики  в созданном при Наркомате оборонной промышленности московском НИИ электромеханики.

В Ленинграде  была создана экспериментальная электрическая лаборатория, в которой проводились одни из первых исследований катушек слаботочных электромагнитов и реле (В. М. Денисов, Я. С. Левиев, М. Г. Цимбалистый).

Кроме "Красной зари" производством специализированных кодовых реле типа КДР начинают заниматься на ленинградском заводе имени Н. Г. Козицкого. Эти реле постоянного тока аналогичны по конструкции реле "Красной зари"  и применяются в устройствах сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте.

Выпускник ЛЭТИ – Б. К. Мартьянов пришел на завод в 1928 году, будучи студентом 5-го курса Электрофизического факультета. После учебы, получив специальность "Телефония", Борис Константинович стал инженером телефонного отдела, где занимался разработкой автоматических станций.

В 1938 г. талантливого инженера, написавшего уже ряд научных статей и учебников по телефонной технике и преподававшего в ЛЭИС, назначили начальником недавно созданной научно-технической части (НТЧ) завода. Помимо телефонии Б. К. Мартьянов уделял значительное внимание и релейной тематике, развиваемой в отделе электромеханики НТЧ, что позволило ему в учебниках по телефонии (1939, 1946, 1972 гг.) подробно и доходчиво изложить материалы по расчетам и конструированию телефонных реле.   

После начала Отечественной войны он, вместе с заводом, был эвакуирован в г. Уфу, где до 1942 г. работал главным конструктором, а затем переведен в Народный комиссариат электропромышленности на должность главного инженера 3-го Главного управления. В 1944 г., как только это стало возможно, Бориса Константиновича по его личной просьбе переводят в Ленинград главным инженером завода "Красная заря", где он начинает послевоенное восстановление науки и производства. На этом посту Мартьянов бессменно проработал 20 лет. Он  был главным конструктором известной АТС-47, получив за ее разработку в соавторстве с другими специалистами Государственную премию СССР. Его заслуги отмечены многими орденами и медалями. Борис Константинович с 1963 г., став персональным пенсионером РСФСР, занимался научной и общественной работой, а с 1967 г. и до последних своих дней работал ведущим специалистом объединения "Красная заря".

НТЧ завода являлась исследовательским центром, где создавались отечественные образцы телефонной техники, коммутационных устройств и электромагнитных реле. Специалистами НТЧ была создана универсальная базовая конструкция телефонного реле постоянного тока, имеющая модификации по количеству катушек (до 3-х), числу и виду контактных групп, диаметру сердечника и т. п. Для расчета и проектирования реле в НТЧ была разработана методика, базирующаяся на экспериментальных графиках шведской телефонной фирмы Л. М. Эриксон.

В конце 30-х годов завод "Красная заря" изготавливал 5 типов однокатушечных реле, 35 типов двухкатушечных и 50 типов трехкатушечных весом от 360 до 750 г. Для производства реле были организованы специальные участки в цехе коммутационных приборов.

Корпуса  и якори реле делались из листового железа, толщиною до 2,5 мм. Якорь имел латунный штифт, высотою от 0,05 до 0,50 мм. В некоторых конструкциях реле штифт отлипания отсутствовал.

Контактная группа имела латунное основание и контактные пружины, изготовляемые из нейзильбера. Пружины изолировались друг от друга, от основания и крепящих винтов эбонитовыми прокладками и втулками. Эбонит вскоре стали заменять пластмассами. Пружины скреплялись латунными винтами. К корпусу реле контактные группы крепились одним винтом. Для устранения боковой качки основание имело выступ, входящий в отверстие корпуса.

Контактные пружины лежали на эбонитовых или целлулоидных упорах. Переключались пружины при помощи особой косточки (толкателя), в которую упирался упорный винт якоря.

Серебряные контакты релейных пружин были плоско острые, а для больших токов (0,25 А) имели сферическую или плоскую форму.

Для пульсирующих реле (релейные пульсаторы для вращения искателей) применялись усиленные контакты сферической формы, обеспечивающие более продолжительный срок службы в пульсирующих цепях. В пульсирующих цепях параллельно контакту должен быть включен искрогаситель. В цепях с силою тока до 1,5 А применялись плоские (вольфрамовые) контакты, включаемые по два параллельно.

Основными схемами контактных групп были: замыкание, размыкание и переключение. От основных схем могли быть производные схемы (например: переключение без обрыва, двойное замыкание и т. д.). Контактные группы телефонных реле завода "Красная заря" имели от 2 до 5 пружин. Завод изготовлял около 70 схем контактных групп.

Сердечник реле состоял из стержня и щечек. Стержень имел на конце нарезку для крепления реле на стативах. Стержни изготовлялись из мягких сортов железа, обладающих малым остаточным магнетизмом. Щечки сердечников делались из бакелита и др. материалов. Для получения режимов работы реле с замедленным отпусканием использовали прием с надеванием медной трубки на сердечник или короткозамкнутую обмотку.
      Отделом электромеханики с 1938 г. руководил Моисей Израилевич Витенберг, пришедший на завод (в лабораторию телефонии) в 1930 году после окончания ЛПИ.

Впоследствии имя М. И. Витенберга будет значиться в одном ряду с именами советских и зарубежных ученых: А. Я. Буйлова, Б. К. Буля, А. В. Гордона, И. Е. Декабрун, В. И. Коваленкова, Г. П. Матова, А. Г. Сливинской, Б. С. Сотскова, Ф. А. Ступеля, Г. Ротерса, Р. Пика, Г. Уэйгара и др., заложивших основы расчета и проектирования электрических реле.

По биографии М. И. Витенберга можно проследить некоторые моменты начального развития отечественной телефонии и релейной техники.   

На "Красную зарю" он попал не случайно. Вдумчивого и прилежного студента Электромеха ЛПИ пригласил на работу читавший курс по "Технике слабых токов" заведующий лабораторией завода Н. П. Верещагин.

В начале М. И. Витенберг работал младшим лаборантом телефонной лаборатории в магнитной группе П. К. Матвеева. Группа занималась обслуживанием производства, разработкой контрольно-измерительной аппаратуры, испытаниями материалов и электромагнитных механизмов (индукторов, звонков, клапанов, искателей, трансформаторов, реле и др.). Витенберг также вел работу по созданию для нужд отечественной техники на заводах "Электросталь" и "Серп и молот" магнитной хромистой стали и электротехнического железа типа "Армко" взамен аналогичных импортных материалов. В 1932-1934 гг., уже став старшим инженером отдела телефонии, участвовал в разработке для трактора "Фордзон-Путиловец" бобины зажигания.

В 1935 г. Моисею Израилевичу поручают самостоятельную работу по релейной тематике в созданной на заводе научно-технической части. Предвоенное время требует от завода увеличения объемов и номенклатуры производства реле. Им разрабатываются первые купроксные (детекторные) реле для трансляций СПДУ-35 и телеграфа СПТ-35, что позволяет обеспечить надежный вызов через длинные линии. В 1936 г. руководимая Витенбергом группа начинает заниматься модернизацией и усовершенствованием заводских реле. При этом разрабатываются аналитические методы расчета механических характеристик реле и на основе инженерного расчета создаются первые реле переменного тока.

В 1938 г. релейная группа перерастает в отдел электромеханики, где под руководством М. И. Витенберга разрабатываются методы расчета реле в телефонных схемах, проектируются пробные реле АТС, а взамен реле переменного тока с разделенным сердечником разрабатываются  двухфазные и детекторные реле (фото: Детекторные реле).

В отделе электромеханики создается методика и измерительная аппаратура для исследования различных характеристик реле. Сравниваются лучшие отечественные зарубежные образцы, выдаются и реализуются рекомендации по модернизации и проектированию. На базе этих исследований отделом начата разработка новой серии реле типа РПН, ставшего в послевоенное время одним из основных изделий релейного производства завода "Красная заря".

По результатам исследований М. И. Витенбергом было опубликовано несколько десятков статей, подготовлены материалы для монографии по расчету реле, которая была издана уже после войны в 1947 году и выдержавшая впоследствии еще три дополненных переиздания. С 1935 г. он ведет преподавательскую работу в ЛЭИС и где организовывает лабораторию электромагнитных механизмов. В январе 1940 г. Моисею Израилевичу присваивают ученое звание доцента, а через полгода присуждают ученую степень кандидата технических наук.

В довоенное время завод "Красная заря" являлся, по сути, единственным отечественным заводом, разрабатывающим и производящим электромагнитные реле.

Конструктивно-технологически эти реле были подобны типичным представителям телефонных реле зарубежных фирм и использовались в отечественной телефонно-телеграфной аппаратуре. При изготовлении деталей и узлов реле использовались точение, фрезерование, гибка, клепка, разъемные резьбовые соединения. Инженерно-техническое сопровождение производства реле велось отделом электромеханики научной части завода, а технологическое – группой технологов приборов АТС.

В первые дни войны производство гражданской продукции – коммутаторов, машинных АТС, аппаратуры дальней связи, реле и др. изделий было приостановлено. Завод переходил на выпуск военных полевых аппаратов и станций. В июле-августе 1941 г. основное оборудование, приборы, инструмент, техническая документация и пр. вместе с работниками цехов и отделов были эвакуированы в Уфу, где уже в октябре 1941 г. заработал филиал завода "Красная заря". Часть завода была также эвакуирована в Пермь.

В январе 1941 г. научно-техническая часть завода была преобразована во Всесоюзный институт телефонного аппаратостроения (ВИТА), который  в июле 1941 года, включая отдел электромеханики и релейный цех завода,  был также эвакуирован в Уфу. Здесь за короткий срок было организовано производство аппаратуры дальней связи, ручных коммутаторов, АТС, налажено изготовление деталей и сборка из них реле. В Уфе М. И. Витенберг вместе с семью эвакуированными сотрудниками продолжает заниматься релейной тематикой. Так, например, ими было разработано специальное реле для авиационной аппаратуры, а расчеты М. И. Витенберга по подбору оптимальной длины сердечника позволили в производстве реле переменного тока отказаться от импортной кремниевой стали, используя обычную отечественную. При этом за счет уменьшения длины сердечника существенно снижался вес и габариты реле, что также позволило сэкономить при производстве реле более чем в 3 раза расход медного обмоточного провода.