リレーはスイッチとして機能する電気機械装置であり、電磁引力の原理で作動して電気回路を制御し、小電力信号で大電力システムを安全かつ効率的に管理することができます。
リレーの構造とシンボル
クレジット オムロン
電磁リレーは、電磁コイル、可動アーマチュア、接点の3つの主要部品で構成される。コイルは通常、鉄心に絶縁線を巻いたもので、通電すると磁界を発生する。可動鉄部であるアーマチュアはこの磁界に吸引され、リレーの状態を変化させる。
電気回路図のリレー記号は、これらのコンポーネントとその機能を表しています：
- コイル記号： 2つの端子を持つ円形または楕円形で描かれることが多い。
- 連絡先記号 開線（ノーマルオープン、NO）または閉線（ノーマルクローズ、NC）で表示されます。
- アーマチュア： コイルと接点を結ぶ線で表される。
一般的なリレー記号は以下の通り：
- SPST（単極単投）： 切り替え可能な接点1つ。
- SPDT（単極両投）： 1つの接点を2つのポジションに切り替え可能。
- DPST/DPDT： 接点が2セットあるダブルポール仕様。
これらの標準化されたシンボルにより、エンジニアは回路図のリレー構成を迅速に理解することができ、電気システムの効率的な設計とトラブルシューティングが容易になります。
リレーの動作原理
リレーの動作原理は、電界と磁界の相互作用を中心に展開する。リレーのコイルに電流が流れると磁界が発生し、可動アーマチュアを引き付けます。このアーマチュアは1つまたは複数の接点に接続され、リレーの構成に応じて電気回路を開閉します。そのプロセスには
- 電気信号でコイルに通電
- コイルの周囲に磁場を作る
- 磁気吸引力によるアーマチュアの動き
- 回路を制御するための接点のスイッチング
- コイルを非通電にすると、アーマチュアは元の位置に戻るが、多くの場合、スプリング機構によって補助される。
このシンプルかつ効果的なメカニズムにより、リレーは低電力の制御回路と高電力の負荷回路との仲介役として機能し、さまざまな電気・電子アプリケーションで貴重な存在となっている。
電磁吸引メカニズム
リレーの動作の中心には電磁吸引力があり、これがスイッチング機構の基礎となっています。リレーのコイルに電流が流れると磁界が発生し、可動アーマチュアに力が加わります。このアーマチュアはリレーの接点と機械的にリンクしており、リレーの構成によって接点が開いたり閉じたりします。磁界の強さ、ひいてはアーマチュアに作用する力は、コイルを流れる電流に正比例します。コイルが非通電になると、一般的にスプリング機構がアーマチュアと接点を元の位置に戻し、リレーをリセットします。このように電気部品と機械部品がエレガントに相互作用することで、リレーは低電力の信号を使用して大電力の回路を効果的に制御することができ、安全性と自動化が最優先されるさまざまな用途で不可欠なものとなっています。
ノーマルオープンとクローズ接点
リレーは、主にノーマルオープン（NO）とノーマルクローズ（NC）という異なるタイプの接点で構成することができます。NO構成では、リレーに通電していないときに回路は開いたままとなり、通電時に閉じます。逆に、NC構成では、リレーに通電していないときは閉回路を維持し、通電すると開回路になります。この汎用性により、大電力回路の制御や安全機構の実装など、さまざまな用途にリレーを合わせることができます。NO接点とNC接点の選択はシステムの特定の要件に依存するため、エンジニアは通常の動作条件と潜在的な故障の両方に適切に対応する回路を設計することができます。
リレーの主な機能
リレーは、電気システムにおいて複数の重要な機能を果たし、安全性を高め、高度な制御機構を可能にします。リレーは回路コントローラとして機能し、制御信号に基づいて回路のオン/オフを切り替えることで、さまざまなデバイスの自動化を可能にします。さらにリレーは、安全でない状態が検出された場合に電力を切断し、回路を過負荷から保護することで、重要な保護を提供します。
これらの多用途デバイスはまた、信号の絶縁を容易にし、異なる回路セクション間の干渉を防止し、マイクロコントローラのような低電力デバイスが直接電気接続することなくモーターやヒーターのような高電力負荷を制御することを可能にします。複雑なシステムでは、リレーは複数の制御信号を統合することができ、さまざまなアプリケーションで高度な自動化および制御スキームを可能にします。
リレーの種類
リレーにはさまざまなタイプがあり、それぞれが特定の用途や動作条件に合わせて設計されています。一般的なタイプには次のようなものがあります：
- 電磁リレー： 最も基本的で広く使われているタイプで、電磁引力の原理で作動する。
- ソリッドステートリレー（SSR）： スイッチングに半導体を使用し、電磁リレーに比べて高速動作と長寿命を実現。
- リードリレー： 高速スイッチングと低接触抵抗で知られる、ガラス管に封入されたリードスイッチを使用。
- 時間遅延リレー： 接点をアクティブまたは非アクティブにする前に遅延メカニズムを組み込むことで、シーケンスやプロセス制御に役立ちます。
- ラッチングリレー： 制御電源を切っても位置を維持するので、省エネ用途に最適。
リレーはまた、単極単投（SPST）、単極双投（SPDT）、双極双投（DPDT）などの接点構成に基づいて分類され、それぞれスイッチング能力が異なります。リレータイプの選択は、スイッチング速度、電力要件、環境条件、およびアプリケーションの特定のニーズなどの要因によって異なります。
