リレーについて知っておくべきこと

ほとんどの電子機器および機械機器では、小さな電気入力を受け取った大電流出力に変換するリレーが必要です。従来、リレーは信号中継器として長距離電信回線で使用されていました。つまり、ある回路から入ってくる信号は、別の回路に送信することによってリフレッシュされます。リレーは、電話交換機や初期のコンピューターで論理演算を実行するために広く使用されていました。

さまざまなアプリケーションの要求を満たすために、多くのタイプのリレーが存在します。今日は、リレーの定義、機能、アプリケーション、選択に関する考慮事項、コンポーネント、図、タイプ、および動作について知ることができます。また、それらの長所と短所にも触れます。

リレーとは?

リレーは、電磁気を利用して小さな電気刺激を大きな電流に変換する電気スイッチです。この変換は、電気入力が電磁石を活性化して既存の回路を形成または遮断するときに行われます。

弱い入力を利用してより強い電流に電力を供給するリレーは、電流のスイッチまたは増幅器として効果的に機能します。これらは目的のアプリケーションによって異なります。

リレーは、電磁石に通電すると作動および停止する磁気作動スイッチとも言われています。リレー入力端子に印加された電圧が電磁石にエネルギーを与えます。

リレーは、1835 年に米国の科学者ジョセフ ヘンリーによって発明されました。

リレーの機能

以下は、さまざまな用途におけるリレーの機能です:

• リレーの主な機能は、回路を制御する必要があるスイッチとして機能することです。
• 一部のリレー タイプでは、電磁石を使用して接点を開閉します。
• 過負荷や障害から電気回路を保護し、保護リレーとして機能します。
• リレー機能を使用すると、システムを一定期間のみ実行したり、一定期間後にのみ開始したりすることもできます。これは時間遅延リレーとして知られています。
• リレーのもう 1 つの目的は、電気モーターと照明負荷の切り替えです。
• 1 つのリレーが複数の接点のコネクタとして機能するため、リレー コイルが励磁または非励磁されると、それらはすべて一緒に移動できます。リレーの接点の 1 つが移動を停止すると、残りの接点は移動できなくなります。この効果を持つリレーは、安全リレーとも呼ばれます。
• リレーのタイプによっては、無線送信機と受信機が 1 つのアンテナを共有する優れた機能を備えているものがあります。リレーは送受信として機能し、アンテナを受信機から送信機に切り替えます。

リレーの応用

以下はリレーのアプリケーションです:

• リレー回路は遺伝子座機能を実現するために使用され、セーフティ クリティカル ロジックを提供する上で重要な役割を果たします。
• 先に述べたように、リレーは接点の遅延開閉の時間を計るため、時間遅延機能を提供します。
• リレーは、低電圧信号で高電圧回路を制御するために使用されます。また、低電流信号を使用して高電流回路を制御します。
• リレーは、受信を検出し、送信中にそれらを分離するため、アプライアンスの保護として機能します。

過負荷リレーは、停電や過負荷からモーターを保護するために使用される電気機械装置です。これらは、損傷を引き起こす可能性のある突然の電流スパイクからモーターを保護するために、モーターでよく使用されます。

過負荷リレー スイッチの動作は、現在の残業に似ていますが、突然トリップするとモーターがオフになるサーキット ブレーカーやヒューズとは異なります。熱過負荷リレーは最もよく使用されるタイプで、バイメタル ストリップを使用してモーターをオフにします。このストリップは、過剰な電流の流れによる温度上昇でそれ自体を曲げることによって接触器と接触します。

ストリップとコンタクタの間の接触により、コンタクタが消勢され、モーターからの電力が抑制されるため、システムがオフになります。

リレーの選択に関する考慮事項

以下は、システム用のリレーを選択する際に考慮すべき要素です:

• 保護 – 特定のプロジェクト用のリレーを選択する際、リレーが過負荷や突然の電力スパイクからシステムを保護する方法を考慮する必要があります。接点保護やコイル保護などの他の保護を考慮する必要があります。接触保護は、インダクタを使用する回路のアーク放電を減らすのに役立ちます。コイル保護は、スイッチング中に発生するサージ電圧を低減するのに役立ちます
• すべての規制当局の承認を得た標準リレーを検討する必要があります。
• スイッチング時間には高速スイッチング リレーが不可欠です。必要になる場合もあります。
• リレーの電流定格と電圧定格を考慮する必要があります。定格電流は数アンペアから約 300 アンペアまでさまざまですが、定格電圧は AC 300 ボルトから AC 600 ボルトまでさまざまです。約 15,000 ボルトの高電圧リレーも利用できます。
• コイル回路と接点の間の絶縁も考慮する必要があります。
• それが NC、NO、クローズド コンタクトのいずれであっても、連絡先の種類を把握します。
• 「メーク ビフォア ブレーク」と「ブレーク ビフォア メーク」のどちらの連絡先がシステムに最適なオプションであるかを理解する

リレー システムのコンポーネント

以下は、さまざまなタイプのリレー システムのコンポーネントとその機能です。

フレーム – リレーのさまざまな部分を収容してサポートするコンテナまたは頑丈なフレームです。

コイル – 金属コアの周りに巻かれたワイヤです。電磁界を発生させる部分です

アーマチュア – 接点を開閉する可動部分です。アーマチュアを元の位置に戻す付属のスプリングがあります。

連絡先 – リレーが回路を作る (閉じる) か、または切る (開く) のは導電部分です。

リレーには 2 つの回路があります。通電回路と接点回路。通電側はコイル、リレー接点は接点側です。リレー コイルは、コイルに電流が流れると通電され、磁場が発生します。 AC ユニットでは、1 秒間に 120 回極性が変化しますが、DC システムでは極性も固定されています。

磁気コイルは、アーマチュアの一部である鉄板を引き付けます。このアーマチュアの一部は、アーマチュアが旋回できるように形成された金属フレームに取り付けられています。もう一方の端は、さまざまな構成の接点を開閉します。

これらの構成は、リレーのブレーク、極、およびスローの数によって異なります。つまり、リレーは単極単投 (SPST) または双極単投 (DPST) と呼ばれることがあります。

休憩:

ブレークとは、リレーが単一の電気回路を開閉するために使用する個別の場所または接点の数です。これらの接点は、シングル ブレークまたはダブル ブレークのいずれかです。シングル ブレーク コンタクト (SB) は、電気回路を 1 か所で遮断します。一方、ダブル ブレーク コンタクト (DB) は 2 か所でブレークします。

表示灯などの低電力デバイスを切り替える場合は、通常、単一のブレーク接点が使用されます。一方、ソレノイドなどの高出力デバイスを切り替える場合は、ダブル ブレーク コンタクトが使用されます。

極:

極は、リレーがスイッチを通過できる絶縁回路の数です。単極接点 (SP) は、一度に 1 つの回路だけに電流を流すことができます。一方、二極接点 (DP) は、2 つの絶縁された回路に同時に電流を流すことができます。設計にもよりますが、リレーが使用できる極の最大数は 12 です。

投げる:

スローは、スイッチで使用できる極ごとの閉じた接点位置の数です。単投スイッチは 1 つの回路のみを制御できますが、双投スイッチは 2 つの回路を制御できます。

簡単に言えば、電磁リレーは、ソフトコア (ソレノイド) に巻き付けられたワイヤのコイル、磁束の低磁気抵抗経路を提供する鉄のヨーク、可動鉄の「アーマチュア」、および 1 組以上の接点で構成されます。これらはすべて上で説明されています。理解していただければ幸いです。

リレーの図:

リレーの種類

以下は、使用され、さまざまな用途に適したさまざまなタイプのリレーです:

ラッチングリレー:

ラッチングタイプのリレーは、作動後もその状態を維持します。このため、インパルス リレー、キープ リレー、ステイ リレーとも呼ばれます。消費電力と消費電力を制限するために、ほとんどのアプリケーションで使用されています。

ラッチングリレータイプは磁石を内蔵しており、コイルに電流を流すと磁石が接点位置を保持します。これにより、システムはその位置を維持するための電力を必要としません。これが、作動後、コイルから電流が取り除かれても、最後の接触位置を維持することに成功した理由です。

ソリッドステート リレー (SSR)

ソリッドステート タイプのリレーは、BJT、サイリスタ、IGBT、MOSFET、TRIAC などのコンポーネントを使用します。これらのコンポーネントはスイッチング操作を実行します。電気機械式リレーと比較して、回路を制御するために必要な電力がはるかに低いため、ソリッドステート リレーで得られる電力ははるかに高くなります。これらのリレーは、AC および DC 供給の両方で機能します。

ソリッドステート タイプのリレーは、機械的な接点がないため、スイッチング速度が高速です。電子デバイスでもあるソリッドステートリレーにはセンサーがあります。このセンサーは、制御信号に応答した後、負荷への電源をオンまたはオフに切り替えるのに役立ちます。

リードリレー:

電気機械式のリレーと同様に、リード リレーも物理接点の機械的作動で動作し、回路パスを開閉します。ただし、リード リレーは電気機械式に比べて質量が小さく、接点がはるかに小さいです。

リードスイッチはアーマチュアとして機能するため、傷がついています。これは、密閉された 2 つの重なり合うリードまたは強磁性ブレードに含まれる不活性ガスで満たされたガラス管またはカプセルです。

差動リレー:

差動タイプのリレーは、2 つ以上の類似した電気量の位相差が所定の値を超えると動作を開始します。電流差動リレーは、保護対象のシステムに出入りする電流の大きさと位相差をシステムが比較するときに動作します。

システムが通常の動作条件で動作している場合、出入りする電流の大きさと位相は等しくなります。これにより、リレーが非アクティブになります。しかし、システムに障害が発生すると、電流の大きさと位相が等しくなくなります。

有極リレー:

その名の通り、分極タイプのリレーは、通電される電流の方向に非常に敏感です。これは、リレー内のアーマチュアを動かすための永久磁場の追加ソースを備えた DC 電磁リレーです。

有極リレーでは、磁気回路は永久磁石、電磁石、アーマチュアで構成されています。ばね力の代わりに、これらのタイプのリレーは磁力を使用してアーマチュアを引き付けたり反発させたりします。このアーマチュアは、電磁石によって形成された磁極面の間に配置された永久磁石です。

ブッフホルツ リレー:

Buchholz タイプのリレーは、ガス作動式または作動式のリレーです。それらは、初期障害または内部障害を検出するために広く使用されています。これらの障害は、最初は軽微ですが、時間の経過とともに重大な障害を引き起こす可能性があります。これらのリレーは主に変圧器の保護に使用され、変圧器タンクと保護器の間のチャンバーに取り付けられます。

これらのリレー タイプは、特に送電および配電システムに使用される油入リレーにのみ使用されます。下の図は、ブッフホルツ リレーの動作を示しています。

逆定最小時間リレー (IDMT リレー):

逆定最小時間リレーは、より高い値で障害電流の定時電流特性を提供するタイプのリレーです。また、より低い値での故障電流の逆時間 - 電流特性。

これらの IDMT リレーは、配電線を保護するために広く使用されており、電流および時間設定の制限を設定するのに役立ちます。これらのタイプのリレーでは、動作時間はピックアップ値付近の障害電流にほぼ反比例します。

過負荷保護リレー:

リレーの過負荷保護タイプは、電気モーターと回路に過電流保護を提供するように意図的に設計されています。これらの過負荷リレーには、固定バイメタル ストリップ タイプ、電子または交換可能なヒーター バイメタルなど、さまざまなタイプがあります。

電気モーターが過負荷になると、そのようなモーターは過電流からシステムを保護するためにこれらのリレー タイプを必要とします。このため、熱作動リレーなどの過負荷検出装置を使用する必要があります。この熱作動リレーには、バイメタル ストリップまたははんだポットを加熱して溶融するコイルが含まれています。

動作原理

リレーの動作原理は、リレーの種類と設計目的によって異なります。しかし、単純な電磁継電器は軟鉄芯（軟鉄芯）に電線のコイルを巻いたものです。また、磁束の低磁気抵抗経路を提供する鉄ヨーク、可動鉄アーマチュア、および 1 セット以上の接点も含まれています。

このアーマチュアはヨークにヒンジで取り付けられ、1 セット以上の可動接点に機械的にリンクされています。スプリングはアーマチュアを所定の位置に保持するのに役立ち、リレーが消勢されたときに磁気回路にエアギャップができます。ある種のリレーでは、2 組の接点のうちの 1 組が閉じ、もう 1 組が開いています。

一部のリレーは、使用目的に応じて接点のセットが多い場合と少ない場合があります。アーマチュアをヨークに接続するワイヤがあり、アーマチュアの可動接点間の回路の連続性が保証されます。電流がコイルを通過すると、アーマチュアを作動させる磁場が生成され、その結果可動接点が動き、固定接点との接続が確立または切断されます。

リレーが消勢されたときに接点のセットが閉じていた場合、その動きによって接点が開いて接続が切断され、接点が開いていた場合はその逆になります。コイルへの電流が通電されていない場合、アーマチュアは磁力の約半分の力によって弛緩した位置に戻ります。力は通常、ばねによって提供され、産業用モーター スターターでは重力も使用されます。

リレーの仕組みについて詳しくは、ビデオをご覧ください:

リレーの長所と短所

利点:

以下は、さまざまなタイプのリレーの利点です:

• リモート デバイスを制御できます。
• 連絡先は簡単に変わります。
• 作動部分の作動部分を分離します。
• 高温でもうまく機能します。
• 低電流で起動でき、強力なパワーを持つ大型マシンを起動できます。
• 1 つの信号を使用して、一度に複数の連絡先を制御できます。
• 直流でも交流でも切り替え可能

短所:

リレーの優れた利点にもかかわらず、いくつかの制限がまだあります。以下は、さまざまな用途におけるリレーの欠点です:

• システム内の接点が経時的に損傷します。多くの場合、摩耗、酸化などが発生します。
• 切り替え時間が長い
• 連絡先のアクティブ化および非アクティブ化の音が邪魔になることがあります。

結論

リレーは、必要なリレー効果に応じて、アプライアンスでさまざまな目的を果たす優れたコンポーネントです。この詳細な記事では、リレーの定義、機能、アプリケーション、選択の考慮事項、タイプ、および動作について説明しました。また、それらの長所と短所も確認しました。

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