릴레이

Relay
이 기사는 전기 부품에 관한 것입니다.다른 용도는 릴레이(동음이의)를 참조하십시오.
릴레이
제어 코일, 상시 개방 접점 4쌍 및 상시 폐쇄 접점 1쌍을 나타내는 전기 기계식 릴레이 도식
더스트 커버가 벗겨진 자동차 스타일의 미니어처 릴레이

릴레이는 전기적으로 작동되는 스위치입니다.1개 또는 복수의 제어 신호를 위한 입력 단자 세트와 작동 접점 단자 세트로 구성됩니다.스위치에는 접점 만들기, 접점 끊기, 또는 이들의 조합 등 여러 접점 형식의 접점이 얼마든지 있을 수 있습니다.

릴레이는 독립된 저전력 신호로 회로를 제어해야 하거나 하나의 신호로 여러 회로를 제어해야 하는 경우에 사용됩니다.릴레이는 장거리 전신회로에 신호 리피터로 처음 사용되었습니다. 릴레이는 한 회로에서 들어오는 신호를 다른 회로로 전송하여 새로 고칩니다.릴레이는 논리 연산을 수행하기 위해 전화 교환기와 초기 컴퓨터에서 광범위하게 사용되었습니다.

전통적인 형태의 릴레이는 접점을 닫거나 열기 위해 전자석을 사용하지만, 움직이는 부품에 의존하지 않고 제어하기 위해 반도체 특성을 사용하는 솔리드 스테이트 릴레이와 같은 다른 작동 원리를 사용하는 릴레이도 발명되었습니다.보정된 작동 특성을 가진 릴레이와 때로는 여러 개의 작동 코일이 전기 회로를 과부하 또는 고장으로부터 보호하기 위해 사용됩니다. 현대 전력 시스템에서는 이러한 기능은 보호 릴레이라고 불리는 디지털 계측기에 의해 수행됩니다.

래치 릴레이는 스위치를 지속적으로 작동시키기 위해 단일 펄스의 제어 전력만 필요합니다.두 번째 제어 단자에 인가된 다른 펄스 또는 반대 극성의 펄스는 스위치를 리셋하지만 같은 종류의 반복 펄스는 영향을 주지 않습니다.자기 래치 릴레이는 전원이 차단되어 릴레이가 제어하고 있는 회로에 영향을 주지 않는 경우에 유용합니다.

역사

전신 릴레이 접점 및 스프링

1809년 사무엘 토마스 폰 쇠머링은 그의 전기화학 [1]전신의 일부로 전해 계전기를 설계했다.

1835년 자신의 전기 전신을 개선하기 위해 릴레이를 발명했다고 종종 언급되는 미국인 과학자 조셉 헨리가 1831년 [2][3][4][5]초기에 개발한 전기 계전기만으로 시작되었다.

하지만, 공식 특허는 1840년이 되어서야 사무엘 모스에게 현재 릴레이라고 불리는 전신기에 대한 특허가 발급되었다.설명된 메커니즘은 디지털 앰프로 작동하여 전신 신호를 반복하여 신호가 원하는 [6]범위까지 전파되도록 했습니다.

릴레이라는 단어는 1860년 이후 [7]전자기 작동의 맥락에서 나타난다.

기본 설계 및 운용

단순 전기 기계식 릴레이
플라이백 다이오드 없이 작동하면 아크가 발생하므로 스위치 접점의 성능이 저하됩니다.
플라이백 다이오드를 사용한 작동, 컨트롤 회로에서의 아크가 방지

간단한 전자 릴레이는 연질 철심을 감싼 와이어 코일( 솔레노이드), 자속을 위한 저저항 경로를 제공하는 철 요크, 가동 철 전기자 및 하나 이상의 접점으로 구성됩니다(그림의 릴레이에는 2개의 접점이 있습니다).전기자는 요크에 힌지로 연결되며 하나 이상의 이동 접점에 기계적으로 연결됩니다.전기자는 스프링에 의해 고정되므로 릴레이 전원이 차단될 때 자기 회로에 공극이 발생합니다.이 상태에서는 그림에 표시된 릴레이의 2개의 접점 중 한쪽이 닫히고 다른 한쪽이 열리게 된다.다른 릴레이는 기능에 따라 접점 세트가 많거나 적을 수 있습니다.사진의 릴레이에는 전기자와 요크를 연결하는 와이어도 있습니다.이렇게 하면 전기자의 이동 접점과 PCB에 납땜된 요크를 통해 프린트 회로 기판(PCB)의 회로 트랙 사이의 회로의 연속성이 보장됩니다.

전류가 코일에 흐르면 전기자를 활성화하는 자기장이 생성되고, 그 결과로 가동 접점이 움직이면 고정 접점과의 연결이 끊어지거나(구조에 따라) 발생합니다.릴레이 전원이 차단되었을 때 접점 세트가 닫혀 있는 경우, 이동하면 접점이 열리고 연결이 끊어집니다.접점이 열려 있는 경우에는 그 반대도 마찬가지입니다.코일의 전류가 꺼지면 전기자는 자기력의 약 절반에 해당하는 힘에 의해 완화된 위치로 돌아갑니다.보통 이 힘은 스프링에 의해 제공되지만, 중력은 산업용 모터 시동 장치에서도 일반적으로 사용됩니다.대부분의 릴레이는 빠르게 작동하도록 제조됩니다.저전압 애플리케이션에서는 노이즈를 줄이고, 고전압 또는 전류 애플리케이션에서는 아크를 줄입니다.

12A 릴레이 동작

코일에 직류 전류가 통전될 때 플라이백 다이오드 또는 스너버 저항이 코일에 걸쳐 배치되어 비활성화 시 붕괴 자기장(백 EMF)에서 에너지를 방출합니다. 그렇지 않으면 반도체 회로 구성 요소에 위험한 전압 스파이크가 발생합니다.이러한 다이오드는 트랜지스터가 릴레이 드라이버로 적용되기 전에는 널리 사용되지 않았지만, 초기 게르마늄 트랜지스터가 이 서지에 의해 쉽게 파괴되면서 곧 널리 보급되었다.일부 차량 릴레이에는 릴레이 케이스 내부에 다이오드가 포함되어 있습니다.저항기는 다이오드보다 내구성이 뛰어나지만 릴레이에 의해[8] 발생하는 전압 스파이크를 제거하는 데 효율적이지 않기 때문에 일반적으로 사용되지 않습니다.

전자제품에 자주 사용되는 소형 크래들 릴레이입니다."요람" 용어는 릴레이 전기자의 모양을 나타냅니다.

릴레이가 큰 부하(특히 무효 부하)를 구동하는 경우 릴레이 출력 접점 주위에 유사한 서지 전류 문제가 있을 수 있습니다.이 경우 접점을 가로지르는 스너버 회로(직렬 캐패시터와 저항기)가 서지를 흡수할 수 있습니다.적절한 정격의 캐패시터와 관련 저항기는 이러한 일반적인 사용을 위해 단일 패키지 구성품으로 판매됩니다.

코일이 교류(AC)로 통전되도록 설계된 경우, AC 사이클 동안 전기자의 최소 당김을 증가시켜 플럭스를 2개의 위상 외 구성 요소로 분할하는 방법이 사용됩니다.일반적으로 이것은 코어의 일부에 작은 구리 "쉐이딩 링"을 크림핑하여 지연된 위상외 [10]컴포넌트를 생성하고 제어전압의 제로 교차 중에 접점을 유지합니다.[9]

릴레이용 접점 재료는 용도에 따라 다릅니다.접촉 저항이 낮은 재료는 공기에 의해 산화되거나 개봉 시 깨끗하게 갈라지는 대신 "붙는" 경향이 있습니다.접촉 재료는 낮은 전기 저항, 반복 작동에 견딜 수 있는 고강도 또는 아크의 열에 견딜 수 있는 대용량으로 최적화될 수 있습니다.저항이 매우 낮거나 열로 유도되는 전압이 필요한 경우 팔라듐 및 기타 산화되지 않은 반정밀 금속과 함께 금 도금 접점을 사용할 수 있습니다.신호 전환에는 은색 또는 은색 도금 접점이 사용됩니다.수은에 젖은 릴레이는 액체 수은의 얇은 자가 재생 막을 사용하여 회로를 만들고 차단합니다.모터 회로 접촉기와 같이 많은 암페어를 전환하는 고출력 릴레이의 경우, 접점은 은과 산화 카드뮴의 혼합물로 이루어지며, 낮은 접촉 저항 및 아크 열에 대한 높은 저항을 제공합니다.스코어 또는 수백 암페어를 반송하는 회로에서 사용되는 접점은 회로 [11]중단 시 발생하는 아크의 방열 및 관리를 위한 추가 구조를 포함할 수 있다.일부 릴레이에는 특정 공작기계 릴레이와 같이 현장 교환 가능한 접점이 있습니다. 이러한 접점은 마모되었을 때 교체되거나 제어 회로의 [12]변경을 위해 정상 개방 및 정상 폐쇄 상태로 변경될 수 있습니다.

용어.

릴레이의 회로 기호(C는 SPDT 및 DPDT 유형의 공통 단자를 나타냅니다.)

릴레이는 스위치이기 때문에 스위치에 적용되는 용어는 릴레이에도 적용됩니다. 릴레이 스위치는 코일에 전원을 공급하여 접점을 던질 수 있는 하나 이상의 극을 교환합니다.일반적으로 개방(NO) 접점은 릴레이가 활성화되면 회로를 연결하고, 릴레이가 비활성화되면 회로가 분리됩니다.Normal Closed(NC; 정상 폐쇄) 접점은 릴레이가 활성화되면 회로를 분리하고, 릴레이가 비활성화되면 회로가 연결됩니다.모든 접점 양식은 NO와 NC 연결의 조합을 포함합니다.

National Association of Relay Manufacturers(전국 릴레이 제조업체 협회)와 그 후속인 릴레이 및 스위치 산업 협회는 릴레이 및 [13]스위치에서 발견되는 23개의 개별 전기 접점 형태를 정의합니다.이 중 일반적으로 발생하는 것은 다음과 같습니다.

  • SPST-NO(Single-Pole Single-Trow, Normal-Open) 릴레이에는 단일 형식 A 접점 또는 접점이 있습니다.이 장치에는 연결 또는 분리할 수 있는 2개의 단자가 있습니다.코일용 2개를 포함하여 이러한 릴레이에는 총 4개의 단자가 있습니다.
  • SPST-NC(Single-Pole Single-Trow, Normal-Closed) 릴레이에는 단일 형식 B 또는 브레이크 접점이 있습니다.SPST-NO 릴레이와 마찬가지로 이러한 릴레이에는 총 4개의 단자가 있습니다.
  • SPDT(Single-Pole Double-Trow) 릴레이에는 제조 또는 전송 접점 전에 끊기는 폼 C의 단일 세트가 있습니다.즉, 공통 단말기는 다른 두 단말기의 어느 쪽에도 접속하고 동시에 접속하는 일은 없습니다.이러한 릴레이에는 코일용 2개를 포함하여 총 5개의 단자가 있습니다.
  • DPST – 이중극 단초점 릴레이는 한 쌍의 SPST 스위치 또는 단일 코일에 의해 작동되는 릴레이와 동일합니다.이러한 릴레이에는 코일용 2개를 포함하여 총 6개의 단자가 있습니다.폴은 양식 A 또는 양식 B일 수 있다(또는 각 폴 중 하나. 모호성을 해소하기 위해 NO와 NC라는 명칭을 사용해야 한다).
  • DPDT – 2극 2초점 릴레이에는 2세트의 폼 C 접점이 있습니다.이는 단일 코일에 의해 작동되는 두 개의 SPDT 스위치 또는 릴레이에 해당합니다.이러한 릴레이에는 코일을 포함한 8개의 단자가 있습니다.
  • 폼 D – 브레이크 전 작성[14]
  • 폼 E – D와[14] B의 조합

폴 카운트의 S(단일) 또는 D(단일) 지정자는 하나의 액추에이터에 연결된 여러 접점을 나타내는 숫자로 대체할 수 있습니다.예를 들어 4PDT는 스위칭단자가 12개인 4극 더블스로우 릴레이를 나타냅니다.

EN 50005는 릴레이 단자 번호 부여의 적용 가능한 표준 중 하나입니다.일반적인 EN 50005 준거의 SPDT 릴레이의 단자 번호는 각각 [15]C, NC, NO 및 코일 접속용으로 11, 12, 14, A1, A2입니다.

DIN 72552는 자동차용 릴레이의 연락처 번호를 정의합니다.

  • 85 = 릴레이 코일 -
  • 86 = 릴레이 코일 +
  • 87 = 공통 접점
  • 87a = 통상적으로 닫힌 접점
  • 87b = 정상 개방 접점

종류들

동축 릴레이

무선 송신기와 수신기가 하나의 안테나를 공유하는 경우, 종종 동축 릴레이가 수신기에서 송신기로 안테나를 전환하는 TR(송신 수신) 릴레이로 사용됩니다.이것에 의해, 송신기의 고출력으로부터 수신기를 보호할 수 있습니다.이러한 릴레이는, 송신기와 수신기를 1개의 유닛으로 조합하는 트랜시버에 자주 사용됩니다.릴레이 접점은 무선 주파수 전력을 소스에 반사하지 않고 수신기와 송신기 단자 간에 매우 높은 분리를 제공하도록 설계되어 있습니다.릴레이의 특성 임피던스는 시스템의 전송선 임피던스와 일치합니다(예: 50옴).[16]

컨택터

컨택터는 높은 전류 [17]정격을 가진 헤비듀티 릴레이로 전기 모터 전환 및 조명 부하에 사용됩니다.일반 컨택터의 정격 연속 전류는 10암페어~수백암페어입니다.고전류 접점은 은을 포함한 합금으로 만들어집니다.피할 수 없는 아크로 인해 접점이 산화되지만 산화은 여전히 양호한 [18]전도체입니다.과부하 보호 장치가 있는 접촉기는 [19]모터를 시동하는 데 자주 사용됩니다.

강제 유도 접점 릴레이

강제 유도 접점 릴레이에는 기계적으로 서로 연결된 릴레이 접점이 있어 릴레이 코일이 통전 또는 통전될 때 연결된 모든 접점이 함께 이동합니다.릴레이의 접점 중 하나가 고정되면 동일한 릴레이의 다른 접점은 이동할 수 없습니다.강제 유도 접점의 기능은 안전 회로가 릴레이의 상태를 점검할 수 있도록 하는 것입니다.강제 유도 접점은 "긍정 유도 접점", "캡처 접점", "잠긴 접점", "기계적으로 연결된 접점" 또는 "안전 릴레이"로도 알려져 있다.

이러한 안전 릴레이는 하나의 주요 기계 표준 EN 50205: 강제 유도(기계적으로 연결된) 접점이 있는 릴레이에 정의된 설계 규칙 및 제조 규칙을 따라야 합니다.안전설계를 위한 이러한 규칙은 모든 기계에 적용되는 기계에 대한 기본 안전원칙 및 잘 시험된 안전원칙으로서 EN 13849-2와 같은 유형 B 표준에 정의된 규칙이다.

강제유도 접점 자체로는 모든 접점이 동일한 상태임을 보장할 수 없지만 중대한 기계적 결함이 없는 한 접점이 반대 상태에 있지 않음을 보증합니다.그렇지 않으면 기계적 공차로 인해 통전 시 여러 개의 통상 개방(NO) 접점이 있는 릴레이가 고착될 수 있으며, 일부 접점은 닫혀 있고 다른 접점은 약간 열려 있습니다.마찬가지로 여러 개의 Normal Closed(NC; 정상폐쇄) 접점이 있는 릴레이는 전원이 공급되지 않은 위치에 고착되어 있기 때문에 통전되면 한쪽 접점을 통과하는 회로가 끊어지고 다른 한쪽 접점은 닫힌 상태로 유지됩니다.같은 릴레이에 NO와 NC 접점, 혹은 보다 일반적으로 전환 접점을 도입함으로써 NC 접점이 닫혔을 경우 모든 NO 접점이 열려 있고, 반대로 NO 접점이 닫혔을 경우 모든 NC 접점이 열려 있음을 보증할 수 있다.회로 상태에 대한 잠재적인 침입 및 안전 저하 감지를 제외하고는 특정 접점이 닫혀 있는지 확실하게 확인할 수 없지만, 안전 시스템에서는 일반적으로 가장 중요한 NO 상태가 되며, 위에서 설명한 바와 같이 이는 반대 감각 접점의 닫힘을 감지하여 확실하게 검증할 수 있습니다..

강제유도 접점 릴레이는 NO, NC 또는 전환 중 하나의 다른 주 접점 세트와 종종 전류 또는 전압 정격이 감소하는 하나 이상의 보조 접점 세트로 감시 시스템에 사용된다.안전 시스템 설계자가 특정 애플리케이션에 대한 올바른 구성을 선택할 수 있도록 모니터링 접점의 접점은 모두 NO, 전체 NC, 전환 또는 이들의 혼합일 수 있습니다.안전 릴레이는 엔지니어링된 안전 시스템의 일부로 사용됩니다.

래치 릴레이

영구 자석이 있는 래치 릴레이

임펄스, 쌍안정, 유지 또는 스테이 릴레이라고도 불리는 래치 릴레이는 코일에 전원이 공급되지 않고 어느 하나의 접점 위치를 무한히 유지합니다.장점은 릴레이가 전환되는 동안 1개의 코일이 전력을 소비하고 정전 후에도 릴레이 접점이 이 설정을 유지할 수 있다는 것입니다.래치 릴레이를 사용하면 연속(AC) 통전 코일에서 발생할 수 있는 험 없이 건물 조명을 원격 제어할 수 있습니다.

하나의 메커니즘에서는 오버센터 스프링 또는 영구 자석이 있는 2개의 마주보는 코일이 전원이 차단된 후 접점을 제자리에 유지합니다.한쪽 코일에 대한 펄스는 릴레이를 켜고 반대쪽 코일에 대한 펄스는 릴레이를 끕니다.이 유형은 제어 시스템의 단순한 스위치 또는 싱글 엔드 출력에서 제어가 이루어지는 경우에 널리 사용되며, 이러한 릴레이는 항전 및 수많은 산업용 애플리케이션에서 볼 수 있습니다.

다른 래치 타입은 코어 내의 잔류 자력에 의해 접점을 작동 위치에 유지하는 잔류 코어를 가진다.이 유형에서는 접점을 해제하려면 반대 극성의 전류 펄스가 필요합니다.변형은 접점을 닫는 데 필요한 힘의 일부를 생성하는 영구 자석을 사용합니다. 코일은 영구 [20]자석의 장을 지지하거나 반대하여 접점을 열거나 닫을 수 있는 충분한 힘을 제공합니다.극성 제어 릴레이를 제어하려면 스위치 전환 또는 H 브리지 구동 회로가 필요합니다.릴레이는 다른 타입보다 비용이 적게 들 수 있지만, 외부 회선의 비용 증가에 의해 부분적으로 상쇄됩니다.

다른 형태에서 래칫 릴레이는 코일이 순간적으로 통전된 후 접점을 닫은 상태로 유지하는 래칫 기구를 가진다.두 번째 임펄스가 동일하거나 다른 코일에 있으면 [20]접점이 해제됩니다.이 유형은 헤드램프 디핑 및 각 스위치 작동 시 교대로 작동해야 하는 기타 기능을 위해 특정 차량에서 발견될 수 있습니다.

스테핑 릴레이는 초기 자동 전화 교환용으로 설계된 특수한 종류의 멀티웨이 래치 릴레이입니다.

접지누출회로차단기는 특수 래치릴레이를 포함한다.

초기 컴퓨터는 종종 자기 래치 릴레이에 비트를 저장했습니다. 예를 들어 1ESS 스위치에는 페리드 또는 후자의 레미리드 등입니다.

일부 초기 컴퓨터는 일반적인 릴레이를 일종의 래치로 사용했습니다. 일반적인 와이어 스프링 릴레이 또는 리드 릴레이에 비트를 저장하여 출력 와이어를 입력으로 되돌려 피드백 루프 또는 순차 회로를 생성합니다.이러한 전기 래치 릴레이는 자기 래치 릴레이 또는 기계적으로 래칫 릴레이와 달리 상태를 유지하기 위해 지속적인 전원이 필요합니다.

컴퓨터 메모리에서는 래칭 릴레이 및 기타 릴레이가 지연 라인 메모리로 대체되었으며, 지연 라인 메모리는 더 빠르고 더 작은 메모리 기술로 대체되었습니다.

공작기계 릴레이

공작기계 릴레이는 공작기계, 전사기계 및 기타 순차 제어의 산업 제어를 위해 표준화된 유형입니다.이러한 콘택트에는, 통상 개방 상태에서 통상 폐쇄 상태로 간단하게 변환 가능한 다수의 접점(현장에서의 확장 가능), 교환이 용이한 코일, 및 제어판에 다수의 릴레이를 콤팩트하게 장착할 수 있는 폼 팩터가 특징입니다.이러한 릴레이는 한때 자동차 조립과 같은 산업에서 자동화의 중추였지만, 프로그램 가능한 로직 컨트롤러(PLC)는 대부분 공작기계 릴레이를 순차 제어 애플리케이션에서 대체했습니다.

릴레이를 사용하면 전기 기기로 회로를 전환할 수 있습니다. 예를 들어 릴레이가 있는 타이머 회로는 사전 설정된 시간에 전력을 전환할 수 있습니다.수년간 릴레이는 산업용 전자 시스템을 제어하는 표준 방식이었다.복잡한 기능(릴레이 논리)을 수행하기 위해 여러 릴레이를 함께 사용할 수 있습니다.릴레이 로직의 원리는 관련 접점에 통전 및 통전 해제하는 릴레이를 기반으로 합니다.릴레이 로직은 프로그램 가능한 로직 컨트롤러에서 일반적으로 사용되는 래더 로직의 전신입니다.

수은 계전기

수은 릴레이는 스위칭 소자로 수은을 사용하는 릴레이입니다.기존 릴레이 접점의 접점 침식이 문제가 될 수 있는 경우에 사용합니다.상당한 양의 수은과 현대적인 대체 수은에 대한 환경적 고려 때문에, 그것들은 현재 비교적 흔치 않다.

수은 습윤 계전기

수은에 젖은 리드 릴레이

수은에 젖은 리드 릴레이는 접점이 수은에 젖은 수은 스위치를 사용하는 리드 릴레이의 한 형태입니다.수은은 접촉 저항을 줄이고 관련 전압 강하를 완화합니다.표면이 오염되면 저전류 신호의 전도율이 저하될 수 있습니다.고속 어플리케이션의 경우 수은은 접촉 바운스를 없애고 실질적으로 즉각적인 회로 폐쇄를 제공합니다.수은 습식 릴레이는 위치에 민감하며 제조업체의 사양에 따라 장착해야 합니다.액체 수은의 독성과 비용 때문에 이러한 릴레이는 점점 더 사용되지 않게 되었습니다.

수은에 젖은 릴레이의 스위칭 동작이 빠른 것이 눈에 띄는 장점입니다.각 접점의 수은 방울과 접점을 통한 현재 상승 시간은 일반적으로 몇 피코초로 간주됩니다.그러나 실제 회로에서는 접점 및 배선의 인덕턴스에 의해 제한될 수 있습니다.수은 사용이 제한되기 전에는 실험실에서 수은에 젖은 릴레이를 빠른 상승 시간 펄스를 생성하는 편리한 수단으로 사용하는 것이 매우 일반적이었습니다. 그러나 상승 시간은 피코초일 수 있지만 이벤트의 정확한 타이밍은 다른 모든 유형의 릴레이와 마찬가지로 상당한 지터(milliseconds)의 영향을 받습니다.기계적 결함

같은 병합 프로세스로 인해 다른 효과가 발생하며 일부 애플리케이션에서는 번거로운 작업이 발생합니다.접점 폐쇄 직후에는 접점 저항이 안정적이지 않으며, 접점 폐쇄 후 몇 초 동안 대부분 아래쪽으로 이동하며, 변화는 0.5Ω일 수 있습니다.

다전압 릴레이

다중 전압 릴레이는 24~240VAC 및 VDC와 같은 넓은 전압 범위와 0~300Hz와 같은 넓은 주파수 범위에서 작동하도록 설계된 장치입니다.공급 전압이 안정적이지 않은 설비에서 사용하도록 지시됩니다.

과부하 보호 릴레이

전기 모터는 모터 과부하로 인한 손상을 방지하거나 케이블 연결 단락 또는 모터 [21]권선의 내부 고장으로부터 보호하기 위해 과전류 보호가 필요합니다.과부하 감지 장치는 코일이 바이메탈 스트립을 가열하거나 납땜 포트가 녹는 열 작동식 릴레이의 한 형태입니다.이러한 보조 접점은 모터의 접촉기 코일과 직렬로 연결되어 있기 때문에 과열되면 모터를 끕니다.[22]

이 열 보호 기능은 상대적으로 느리게 작동하여 보호 릴레이가 작동하기 전에 모터가 더 높은 시작 전류를 끌어옵니다.과부하 릴레이가 모터와 동일한 외부 온도에 노출될 경우 모터 외부 온도에 대한 유용하지만 대략적인 보상이 제공됩니다.[23]

다른 일반적인 과부하 보호 시스템은 접점을 직접 작동하는 모터 회로와 직렬로 전자석 코일을 사용합니다.이는 컨트롤 릴레이와 유사하지만 접점을 작동하려면 다소 높은 고장 전류가 필요합니다.단락 전류 스파이크가 불필요한 트리거를 유발하는 것을 방지하기 위해 전기자 이동을 대시팟으로 감쇠합니다.열 및 자기 과부하 검출은 일반적으로 모터 보호 [citation needed]릴레이에서 함께 사용됩니다.

전자 과부하 보호 릴레이는 모터 전류를 측정하고 보다 정확한 모터 보호를 제공하도록 설정할 수 있는 모터 전기자 시스템의 "열 모델"을 사용하여 모터 권선 온도를 추정할 수 있습니다.일부 모터 보호 릴레이에는 [24]열전대 또는 권선에 내장된 저항 온도계 센서에서 직접 측정하기 위한 온도 감지기 입력이 포함됩니다.

편광 릴레이

편광 릴레이는 감도를 높이기 위해 영구 자석의 극 사이에 전기자를 배치한다.편광 릴레이는 20세기 중반의 전화 교환에서 희미한 펄스를 감지하고 전신의 왜곡을 교정하기 위해 사용되었다.

리드 릴레이

(상부에서) 단극 리드 스위치, 4극 리드 스위치 및 단극 리드 릴레이.센티미터 단위의 축척도

리드 릴레이는 솔레노이드에 둘러싸인 리드 스위치입니다.이 스위치는 대기 부식으로부터 접점을 보호하는 진공 또는 불활성 가스 충전 글라스 튜브 내부에 접점이 있습니다. 접점은 주변 솔레노이드 또는 외부 자석의 영향을 받아 움직이도록 하는 자성 재료로 제작됩니다.

리드 릴레이는 대형 릴레이보다 빠르게 전환될 수 있으며 제어 회로의 전력은 거의 필요하지 않습니다.단, 스위칭 전류와 전압 정격은 비교적 낮습니다.드물게 리드는 시간이 지남에 따라 자화될 수 있으므로 전류가 없는 경우에도 "ON" 상태로 고착됩니다. 리드의 방향을 변경하거나 솔레노이드의 자기장에 대해 스위치를 소자하면 이 문제를 해결할 수 있습니다.

수은에 젖은 접점이 있는 밀폐 접점은 다른 종류의 [25]릴레이보다 작동 수명이 길고 접점 수다가 적습니다.

안전 릴레이

안전 릴레이는 일반적으로 보호 기능을 구현하는 장치입니다.위험이 발생할 경우, 그러한 안전기능의 과제는 기존의 위험을 허용 [26]가능한 수준으로 줄이기 위한 적절한 조치를 사용하는 것이다.

솔리드 스테이트 컨택터

솔리드 스테이트 컨택터는 전기 히터, 소형 전기 모터, 조명 부하 등 빈번한 온오프 사이클이 필요한 경우에 사용되는 필요한 히트 싱크를 포함한 중질 솔리드 스테이트 릴레이입니다.진동으로 인해 움직이는 부품이 마모되지 않고 접촉 바운스가 발생하지 않습니다.AC 제어 신호 또는 Programmable Logic Controller(PLC; 프로그래머블 로직 컨트롤러), PC, 트랜지스터 트랜지스터 로직(TTL; 트랜지스터 트랜지스터 로직) 소스 또는 기타 마이크로프로세서 및 마이크로컨트롤러 제어로부터의 DC 제어 신호에 의해 활성화됩니다.

솔리드 스테이트 릴레이

솔리드 스테이트 릴레이에는 가동 부품이 없습니다.
25 A 및 40 A 솔리드 스테이트 컨택터

솔리드 스테이트 릴레이(SSR)는 전기기계식 릴레이와 유사한 기능을 제공하지만 움직이는 부품이 없어 장기적인 신뢰성을 높이는 솔리드 스테이트 전자 부품입니다.솔리드 스테이트 릴레이는 제어 신호에 의해 활성화되는 사이리스터, TRIAC 또는 다른 솔리드 스테이트 스위칭 디바이스를 사용하여 솔레노이드 대신 제어된 부하를 스위칭한다.광커플러(광트랜지스터와 결합된 발광다이오드(LED))를 사용하여 제어회로와 제어회로를 [27]분리할 수 있다.

스태틱 릴레이

정적 릴레이는 전자 릴레이의 이동 부품에 의해 달성되는 모든 특성을 에뮬레이트하는 전자 회로로 구성됩니다.

시간 지연 릴레이

타이밍 릴레이는 접점의 작동을 의도적으로 지연하도록 배치되어 있습니다.매우 짧은 시간(약 1초)의 지연으로 전기자와 가동 블레이드어셈블리 사이에 구리 디스크가 사용됩니다.디스크로 흐르는 전류는 짧은 시간 동안 자기장을 유지하여 해제 시간을 연장합니다.약간 더 긴(최대 1분) 지연의 경우 대시팟이 사용됩니다.대시팟은 오일이 천천히 빠져나갈 수 있는 피스톤으로, 공기로 채워진 대시팟과 오일로 채워진 대시팟이 모두 사용됩니다.이 시간은 유량을 증가 또는 감소시킴으로써 변경할 수 있습니다.장기간에 걸쳐 기계식 클럭워크 타이머가 장착되어 있습니다.릴레이는 일정한 타이밍 기간 동안 배치하거나 현장에서 조정하거나 제어판에서 원격으로 설정할 수 있습니다.최신 마이크로프로세서 기반 타이밍 릴레이는 광범위한 정밀 타이밍을 제공합니다.

일부 릴레이는 전기자에 일종의 "쇼크 업소버" 메커니즘이 부착되어 있어 코일에 전원이 공급되거나 전원이 차단될 때 즉각적인 풀 동작을 방지합니다.이 추가는 릴레이에 시간 지연 작동의 특성을 부여합니다.시간 지연 릴레이는 코일 통전, 비통전 또는 둘 다에서 전기자 운동을 지연하도록 구성할 수 있습니다.

시간 지연 릴레이 접점은 정상 개방 또는 정상 폐쇄로 지정할 뿐만 아니라 지연이 폐쇄 방향 또는 개방 방향으로 작동하는지 여부를 지정해야 합니다.다음으로 4가지 기본적인 타입의 시간 지연 릴레이 접점에 대해 설명합니다.

우선, 통상적인 오픈, 타임 클로즈(NOTC) 컨택이 있습니다.이러한 접점은 코일에 전력이 공급되지 않을 때(전원이 공급되지 않을 때) 일반적으로 개방됩니다.릴레이 코일에 전원이 공급되면 접점이 닫힙니다. 단, 코일에 지정된 시간 동안 지속적으로 전원이 공급된 후에만 접점이 닫힙니다.즉, 접점의 움직임 방향(닫기 또는 열기)은 일반 NO 접점과 동일하지만 닫힘 방향에는 지연이 있습니다.지연은 코일 통전 방향에서 발생하기 때문에 이러한 유형의 접점을 통상 개방, 온 지연이라고 합니다.

진공 릴레이

진공 릴레이는 접점이 진공 유리 하우징에 장착되어 있는 감응 릴레이로, 열었을 때 접점 간격이 몇 백분의 1인치로 낮더라도 접점 사이의 플래시 오버 없이 최대 20,000V의 무선 주파수 전압을 처리할 수 있습니다.

적용들

"얼음 큐브" 패키징을 사용한 DPDT AC 코일 릴레이

릴레이는 저전력 회로로 고전압 또는 고전압 회로를 제어하기 위해 필요한 모든 장소에서 사용됩니다(특히 갈바닉 절연이 바람직한 경우).릴레이의 첫 번째 적용은 긴 전신 라인으로, 중간 스테이션에서 수신하는 약한 신호가 접점을 제어하여 추가 전송을 위해 신호를 재생성할 수 있었다.고전압 또는 고전류 장치는 소형 저전압 배선 및 파일럿 스위치로 제어할 수 있습니다.고압 회로로부터 오퍼레이터를 분리할 수 있습니다.마이크로프로세서와 같은 저전력 장치는 릴레이를 구동하여 직접 구동 능력 이상의 전기 부하를 제어할 수 있습니다.자동차에서 스타터 릴레이는 점화키 내의 작은 배선 및 접점으로 크랭킹 모터의 고전류를 제어할 수 있도록 한다.

Strougger 및 Crossbar 전화 교환기를 포함한 전기 기계식 교환 시스템은 보조 제어 회로에 릴레이를 광범위하게 사용했습니다.중계 자동 전화 회사는 또한 Gotthilf Ansgarius Betulander가 설계한 중계 교환 기술만을 기반으로 전화 교환을 생산했습니다.영국 최초의 공중 중계기 기반 전화 교환기는 1922년 7월 15일 플리트우드에 설치되었고 [28][29]1959년까지 운행되었다.

전화 교환과 같은 복잡한 스위칭 시스템의 논리적 제어를 위한 릴레이의 사용은 Claude Shannon에 의해 연구되었으며, 그는 릴레이 및 스위칭 회로의 기호 분석에서 릴레이 회로 설계에 부울 대수 적용을 공식화하였다.릴레이는 부울 조합 로직의 기본 연산을 수행할 수 있습니다.예를 들어, 부울 AND 기능은 정상 개방 릴레이 접점을 직렬로 연결함으로써 실현되고 OR 기능은 정상 개방 접점을 병렬로 연결함으로써 실현됩니다.논리 입력의 반전은 통상적으로 닫힌 접점으로 실행할 수 있습니다.계전기는 공작기계 및 생산라인의 자동화 시스템 제어에 사용되었습니다.Ladder 프로그래밍 언어는 릴레이 로직 네트워크 설계에 자주 사용됩니다.

ARRA, Harvard Mark II, Zuse Z2, Zuse Z3와 같은 초기 전기 기계식 컴퓨터들은 논리와 작동 레지스터를 위해 릴레이를 사용했습니다.하지만 전자기기는 더 빠르고 사용하기 쉽다는 것이 입증되었다.

릴레이는 반도체보다 핵방사선에 대한 내성이 훨씬 강하기 때문에 방사성 폐기물 처리 기계의 제어판과 같은 안전에 중요한 논리에 널리 사용된다.전기기계식 보호 릴레이는 회로 차단기를 개폐하여 전기 라인의 과부하 및 기타 고장을 감지하는 데 사용됩니다.

보호 릴레이

주요 기사: 보호 릴레이

전기 기기 및 전송로의 보호를 위해 정확한 작동 특성을 가진 전기 기계식 릴레이를 사용하여 과부하, 단락 및 기타 고장을 감지하였습니다.이러한 릴레이가 많이 사용되고 있지만 디지털 보호 릴레이는 동등하고 복잡한 보호 기능을 제공합니다.

철도 신호

영국 Q 스타일의 미니어처 플러그인 릴레이를 사용한 릴레이 인터락의 일부

철도 신호 계전기는 전환되는 대부분 작은 전압 (120 V 미만)과 전류 (약 100 mA)를 고려할 때 큽니다.접점은 50년을 초과하는 플래시 오버 및 단락을 방지하기 위해 넓은 간격으로 배치되어 있습니다.

레일 신호 회로는 신뢰성이 높아야 하므로 릴레이 시스템의 고장을 감지하고 방지하기 위해 특수 기법을 사용합니다.잘못된 피드로부터 보호하기 위해 이중 스위칭 릴레이 접점이 회로의 양극과 음극 양쪽에 많이 사용되므로 잘못된 신호를 발생시키기 위해 두 개의 잘못된 피드가 필요합니다.모든 릴레이 회로를 증명할 수 있는 것은 아니기 때문에 번개 유도 접점 용접에 저항하고 AC 내성을 제공하기 위해 탄소-은 접점과 같은 시공 기능에 의존합니다.

광 절연체는 철도 신호 전달, 특히 단일 접점만 전환되는 경우에 사용됩니다.

선택 고려 사항

20세기 중반의 1XB 스위치 및 5XB 스위치 전화 교환에 있는 "커넥터" 회로에 있는 여러 개의 30 접점 릴레이. 1개의 커버가 제거되었습니다.

특정 애플리케이션에 적합한 릴레이를 선택하려면 다양한 요소를 평가해야 합니다.

  • 접점의 수 및 타입 - 통상 오픈, 통상 클로즈(이중 투척)
  • 컨택 시퀀스: "make before break" 또는 "break before make".예를 들어 구식 전화 교환에서는 번호를 다이얼 하는 동안 연결이 끊어지지 않도록 Make-Before-Break이 필요했습니다.
  • 접촉 전류 정격 - 작은 릴레이 스위치 몇 암페어, 대형 컨택터 정격 최대 3000 암페어, 교류 또는 직류
  • 접점 전압 정격 — 표준 제어 릴레이 정격 300 VAC 또는 600 VAC, 자동차 타입 50 VDC, 특수 고전압 릴레이 약 15,000 V
  • 동작 수명, 내용 수명: 릴레이가 안정적으로 동작할 것으로 예상되는 횟수.기계적인 생명과 접촉적인 생명 둘 다 있습니다.접점의 수명은 전환되는 부하의 유형에 따라 영향을 받습니다.부하 전류를 차단하면 접점 간에 원치 않는 아크가 발생하여 접점이 용접 닫히거나 [30]아크에 의한 침식으로 인해 접점이 고장납니다.
  • 코일 전압 — 기계 공구 릴레이는 보통 24VDC, 120 또는 250VAC, 개폐 장치용 릴레이는 125V 또는 250VDC 코일이 있을 수 있습니다.
  • 코일 전류 - 신뢰성 높은 동작에 필요한 최소 전류와 최소 유지 전류 및 다양한 듀티 사이클에서의 코일 온도에 대한 전력 소산의 영향."민감한" 릴레이는 몇 밀리암페어로 작동합니다.
  • 패키지/엔클로저 - 개방, 터치 세이프, 이중 전압으로 회로 간 절연, 방폭, 옥외, 오일 및 비산 방지, 프린트 회로 기판 어셈블리용 세탁 가능
  • 동작환경 - 최소 및 최대 동작온도 및 습도나 염분의 영향 등 기타 환경에 관한 고려사항
  • 어셈블리 - 일부 릴레이에는 인클로저를 밀봉한 상태로 유지하는 스티커가 붙어 있어 PCB 납땜 후 클리닝이 가능합니다.이 스티커는 조립이 완료되면 삭제됩니다.
  • 마운트 - 소켓, 플러그 보드, 레일 마운트, 패널 마운트, 스루 패널 마운트, 벽면 또는 기기에 마운트하기 위한 인클로저
  • 전환 시간 - 고속이 필요한 경우
  • "건식" 접점 – 매우 낮은 레벨의 신호를 전환하는 경우 금도금 접점 등 특수 접점 재료가 필요할 수 있습니다.
  • 접점 보호 - 매우 유도적인 회로에서의 아크를 억제합니다.
  • 코일 보호 — 코일 전류를 전환할 때 발생하는 서지 전압을 억제합니다.
  • 코일 접점 간 절연
  • 항공우주 또는 내방사능 시험, 특별 품질 보증
  • 가속으로 인한 기계적 부하 예상—항공우주 애플리케이션에 사용되는 일부 릴레이는 50g 이상의 충격 부하에서 작동하도록 설계되어 있습니다.
  • 크기 — 큰 릴레이보다 작은 릴레이가 기계적 진동과 충격에 더 잘 견디는 경우가 많습니다. 왜냐하면 이동 부품의 관성이 낮고 작은 [31]부품의 고유 주파수가 높기 때문입니다.큰 릴레이는 작은 릴레이보다 높은 전압과 전류를 처리하는 경우가 많습니다.
  • 타이머, 보조 접점, 파일럿 램프, 테스트 버튼 등의 액세서리.
  • 규제의 승인.
  • 프린트 회로 기판상의 인접 릴레이의 코일간의 스트레이 자기 링크.

특정 어플리케이션에 대한 제어 릴레이의 올바른 선택에는 동작 속도, 감도, 이력 등의 요인을 포함하여 많은 고려사항이 있습니다.일반적인 제어 릴레이는 5 ~ 20 ms 범위에서 작동하지만 전환 속도가 100 μs인 릴레이를 사용할 수 있습니다.저전류 및 스위치 고속으로 작동하는 리드 릴레이는 소전류 제어에 적합합니다.

모든 스위치와 마찬가지로 접점 전류(코일 전류와 무관)는 손상을 방지하기 위해 지정된 값을 초과해서는 안 됩니다.모터와 같은 고유도 회로에서는 다른 문제를 해결해야 합니다.인덕턴스를 전원에 연결하면 정상 상태 전류보다 큰 입력 서지 전류 또는 전기 모터 시작 전류가 존재합니다.회로가 끊어지면 전류가 즉시 변할 수 없으며, 이로 인해 분리 접점 전체에 손상을 줄 수 있는 아크가 생성됩니다.

따라서 유도 부하를 제어하는 데 사용되는 릴레이의 경우 릴레이 접점이 작동할 때 릴레이 접점을 통해 흐를 수 있는 최대 전류, 메이크 정격, 연속 정격 및 브레이크 등급을 지정해야 합니다.메이크 정격은 연속 정격보다 몇 배 클 수 있으며, 이는 브레이크 정격보다 클 수 있습니다.

안전성과 신뢰성

주요 기사:아아크

"습식" 상태에서(부하 시) 전환하면 접점 간에 원치 않는 아크가 발생하며, 결국 접점이 용접 닫히거나 파괴 아크 [30]에너지로 인한 표면 손상으로 인해 고장이 발생합니다.

No.1 Electronic Switching System (1ESS) 크로스바 스위치 및 기타 신뢰성 높은 설계에서는 리드 스위치는 이 문제를 피하기 위해 항상 "건식" 스위치(부하 없음)로 되어 있기 때문에 접촉 수명이 [32]훨씬 길어집니다.

적절한 접점 보호를 하지 않으면 전류 아크가 발생하여 접점이 현저하게 열화되어 현저하고 눈에 보이는 손상을 입을 수 있습니다.부하가 걸린 상태에서 릴레이 접점이 열리거나 닫힐 때마다 릴레이 접점 사이에 브레이크 아크(열릴 때) 또는 메이크/바운스 아크(닫힐 때)가 발생할 수 있습니다.많은 경우 브레이크 아크는 특히 유도 부하에 의해 보다 에너지적이고 파괴적이지만 이는 접점을 스너버 회로와 브리징함으로써 경감할 수 있습니다.텅스텐 필라멘트 백열등의 돌입 전류는 일반적으로 정상 작동 전류의 10배입니다.따라서 텅스텐 부하를 위한 릴레이는 특수한 접점조성을 사용할 수 있으며, 텅스텐 부하에 대한 접점정격이 순수한 저항 부하에 비해 낮을 수 있습니다.

릴레이 접점의 전기 아크는 매우 뜨거울 수 있습니다(화씨 수천도).접점 표면의 금속이 녹고, 고여, 전류에 따라 이동합니다.아크의 극도로 높은 온도는 주변의 가스 분자를 쪼개 오존, 일산화탄소, 그리고 다른 화합물을 생성한다.시간이 지남에 따라 아크 에너지는 접촉 금속을 서서히 파괴하여 일부 물질이 미세 입자 물질로 공기 중으로 빠져나갑니다.이 동작에 의해, 접점의 소재가 열화해, 디바이스의 장해가 발생합니다.이 접점 열화에 의해 릴레이의 전체 수명은 약 10,000~10,000회 동작 범위로 대폭 제한됩니다.이는 2,000만회 이상의 동작을 [33]할 수 있는 디바이스의 기계적 수명에 훨씬 못 미치는 수준입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크

  • Wikimedia Commons 릴레이 관련 미디어