リレーの選び方：種類、機能、用途

電子回路の制御と保護は重要なプロセスです。例えば、10W LED電球の電流流れを管理したい場合を考えてみましょう。このような電気回路では、マイクロプロセッサから単純にオン/オフすることはできず、電気リレーが必要です。リレーの種類と動作原理の詳細な分析、および種類と用途に関する調査知見をお読みください。

リレーとは？

図1：電気リレースイッチ

リレーは高電圧回路を制御するのに有用な電気スイッチであり、低電圧源を使用してこの機能を実現します。

リレーの基本構造

図2：電気リレーのスイッチング

リレーの構造を理解するには、電気コンポーネントの内部パーツを把握することが不可欠です。それらは以下を含みます：

リレー端子

図3：配線接続用端子

リレーには以下の4つの主要端子があります：

制御入力またはコイル端子

リレーはスイッチング動作を決定する二つの入力端子で構成されます。プロセス中、共通電源をこれらの端子を介してリレーに接続する必要があります。

突入電流はACまたはDCです。

共通端子 (COM)

負荷回路を接続するコンポーネントの出力端子です。

常時開放端子 (NO)

名前の通り、リレーが非アクティブなとき端子は開いたままです。

常時閉鎖端子 (NC)

電流入力がないときにCOMに接続されます。

極と投

これらはリレー内部にある二つのスイッチです。極は特定リレーの実際のボタン数、投は各極でリレーが制御する回路の集合です。

単投リレーまたは双投リレーがあり、制御する回路によります。前者はリレーが一つの回路を制御し、後者は二つの回路を含みます。

リレーの種類

図4：電気スイッチングリレー

リレーにはそれぞれの特性に応じた様々な種類があります。各クラスは特定の機能に有用です。したがって、特定の回路で効果的に機能する適切なリレーを選ぶことが重要です。

極と投に基づく分類

SPSTリレー（単極単投）

単極リレーは単一回路のみを制御します。単投なので、極は単一の接点位置のみを持ちます。したがって、このタイプでは開放または閉鎖回路のいずれかになります。

SPDTリレー（単極双投）

単極タイプなので、一度に一つの回路のみ制御できます。しかし、前述のものとは異なり、双投を持ちます。したがって、二つの位置から導通します。

また、リレーは二つの状態を持ちます。したがって、一つの回路が開放状態なら、もう一つは閉鎖状態。以前開放だった回路が閉鎖すると、もう一つが開放します。

DPSTリレー（双極単投）

双極リレーなので、二つの異なる回路を制御可能。しかし単投でもあり、一つの位置でのみ導通します。

このリレーの利点は、二つの回路を同時に切り替えられることです。

DPDTリレー（双極双投）

双極なので二つの回路を同時にシームレスに制御。双投なので二つの異なる点から導通可能。

DPDTを持つことは、同時切り替え機能付きの二つのSPDTリレーを持つのと似ています。

単一リレーで最大12極まで持てることも留意してください。

形態に基づく分類

図5：リレー

リレーは形態でも分類できます。以下は様々な形態とそれぞれの特徴です。

リレーの種類－「A形」リレー

通常、常時開放（NO）状態のSPSTリレーをA形リレーと見なせます。

「B形」リレー

常時閉鎖（NC）状態のSPSTリレーはB形リレーです。

リレーの種類－「C形」リレー

SPDTタイプのリレーを指す用語です。前述の通り、このタイプは二つの接点端子を持ちます。

したがって、二つの回路を制御するNCとNO端子を備えます。まず一つの回路を開放し、他方を閉鎖させます。したがって「ブレーク・ビフォア・メイク」リレーと呼ばれます。

「D形」リレー

先ほどのタイプと似ています。しかし、「C形」リレーとは動作モードが異なります。

「メイク・ビフォア・ブレーク」タイプです。まず一つの回路を遮断し、同時に他方を開放します。

したがって、「C形」タイプの逆モードで動作します。

動作原理に基づくリレーの種類

図6：複雑な回路内のリレー

リレーの種類－ラッチングリレー

ラッチングリレーは作動後も状態を維持します。スタティックリレーまたはインパルスリレーと呼ばれることもあります。

電力消費と放散の制御を目的とした用途で重要です。

内部磁石を備えます。電気電流の印加により磁石が接点の元の位置を維持。したがって、通常位置での接点維持に電力は不要。駆動電流の除去も接点位置を変えません。

したがって、制御回路でのエネルギー節約に重要です。

電磁リレー (EMR)

電磁コイルと可動接点を備えます。コイルに電気電流を印加すると磁界が誘導され、可動接点を引き寄せます。磁界効果が消失すると、可動接点は通常位置に戻ります。

ACとDC両電源で動作。しかし、DC EMRはコイル構造の点でAC EMRと構造が異なります。

DC EMRコイルには、バックEMRから保護するフリーホイリングダイオードがあります。

また、EMRの極性は動作に無関係。しかし、バックEMFダイオードがある場合、極性を考慮することが不可欠です。

このリレーの主な欠点は、遮断プロセスでアークが発生し、角度がリレーの抵抗を増加させ、寿命期待に悪影響を及ぼすことです。

リードリレー

リードリレーは上述の電磁リレーに似ています。しかし、構造がわずかに小さく、質量も比較的軽いです。リードスイッチの作成に不可欠です。

リードリレーは、不活性ガス入りガラス管内に二枚の強磁性材料ストリップで構成されます。コイルを通電するとストリップが引き寄せられ、閉鎖リレーパスが形成されます。

EMRとのわずかな違いがありますが、リードリレーの動作原理は類似。バイメタルストリップタイプの接点を動かして回路をオン/オフします。

しかし、リードリレーはEMRリレーよりスイッチングが高速です。主に前者の接点が小さいため。また、可動アーマチュアがないため、摩耗問題がありません。

不活性ガスの存在もリレーの寿命を延ばします。

リレーの種類－ブッフホルツリレー

ガスを動作媒質とするリレーです。変圧器保護用途での初期故障検出に重要です。

重負荷リレーで、送配電システムで見られます。

ソリッドステートリレー (SSR)

これまで扱った機械的部品で構成される他のリレーとは異なり、これらのリレーは半導体で構成されます。MOSFET、TRIAC、BJTなどの詳細が見られます。

ソリッドステートリレーは、オプトカプラを介して低電圧回路を高電圧回路から絶縁します。リレーに制御入力を適用すると、赤外線LEDが点灯。光感受性半導体デバイスが光を電気信号に変換。

制御信号が回路をスイッチングします。

この電子リレーの根本的な利点は、典型的なEMRより低消費電力。機械的接点がないためEMRリレーより比較的高速。また、寿命が長い。ソリッドステートリレーは物理的接点がないため、焼損リスクがありません。

ハイブリッドリレー

電磁リレー (EMR) とソリッドステートリレー (SSR) で構成されます。しかし、SSRは通常熱として電力を浪費することを覚えておいてください。また、EMRは接点アーク問題を抱える可能性があります。

ハイブリッドリレーは、SSRとEMRを並列配置することで二つの問題を解決します。

動作中、リレー制御回路がまずSSRをオンにします。したがって、SSRが負荷電流を引き受け、アーク問題を排除するのに重要です。

次に、EMRがEMRを通電させながら接点を閉鎖。しかし、このプロセスではアークが発生しません。SSRが問題を処理するため。したがって、EMRは負荷電流の大きな損失なしで動作します。

したがって、混合リレーは保護リレーとして動作します。

リレーの種類－電気熱リレー (サーマルリレー)

バイメタルストリップで構成され、ストリップの膨張差を利用します。電流がリレーコイルを通過すると熱が発生。熱でバイメタルストリップの一部分が膨張し、曲がって接点を閉鎖させます。

ほとんどの場合、サーマルリレーは電気モーターで標準的です。

極性あり/なしリレー

極性ありリレーでは、永久磁石が電磁石と連携して機能。永久磁石の機能はアーマチュア位置を固定状態で保持。一方、電磁石がアーマチュアを動かします。

一方、極性なしリレーには永久磁石がなく、通電も容易です。

リレーの種類－リレーの応用

図7：オン/オフスイッチ

• 高電圧回路を低電圧回路から絶縁するのに有用。
• 複数回路の電流流れを制御。
• 自動切り替えを促進。
• マイクロプロセッサによる重電気負荷制御に有用。
• 過負荷リレーはモーター過負荷保護に重要。

結論

これで全て理解できました。遅延リレーについて知るべき全てを詳述し、回路基板での使用方法も強調しました。

リレーを選ぶ際は、スイッチング時間と光回路のタイプに従ってください。また、スイッチング電流について質問があれば躊躇せずにご相談ください。迅速に対応します。