制御リレー – metoree本番管理

制御リレーとは

制御リレーとは、電気信号を受け取って、機械を制御するためにデジタル信号を出力する部品です。

ある入力が起点となり別の出力に影響を及ぼす様子が、バトンリレーをイメージさせることからこの名前が付けられました。

制御リレーは産業や日常生活に幅広く使用される部品の1つです。以下は制御リレーの使用用途一例です。

主にセンサーや押しボタンからの入力信号を別の機器へ受け渡す目的で使用されます。制御を行っている場所で使用するため、産業機器だけでなく電化製品などにも使われています。

制御系統が複雑な場合は制御リレーによって再現すると数百点必要となり煩雑なため、PLCやPCなどを使用して演算出力します。ただし、数点のリレーを使用するのみであれば電磁リレーなどを用いたほうが安価で簡単に制御を導入することが可能です。

制御リレーには2種類あり、接点がある有接点リレーと無接点リレーに分けられます。

有接点リレーは、接点を機械的に動作させて接点信号を出力するリレーです。動作原理から、メカニカルリレーとも呼ばれます。電磁コイルや接点などで構成されています。

入力となる電圧信号を受信すると、内部の電磁コイルが励磁されます。励磁された電磁コイルは電磁石の役割を果たし、可動鉄片と共に動く可動接点を動作させます。可動接点は固定接点と接触または引き離され、電気接点信号を出力します。

入力電圧がなくなると、内部の復帰ばねで押し戻されることで、接点が定位置に戻ります。電磁コイルは鉄心の周辺に銅線を巻き付けた構造であり、絶縁の為にニスを塗りつけられています。

また、接点には電気抵抗を低減する目的で、接点には銀合金や金が使用されます。これらは人が容易に触れないように、一般的にはケーシングなどで保護されています。

無接点リレーは半導体を使用することで、物理的に接点を動作させずに接点信号を出力する部品です。動作原理から、ソリッドステートリレーとも呼ばれます。ソリッドステートリレーはフォトカプラが主要部品です。

まず、入力端子に電圧を掛けると、フォトカプラ内部のLEDが励磁されます。LEDは内部の受光素子に向けて光を発生させます。受光素子には光によって導通するフォトトランジスタなど用いられているため、LEDの光によって接点信号を出力します。

無接点リレーの特徴は、有接点リレーのような機械的な接触が発生しないため、開閉動作による金属摩耗がないことです。伝達速度も速いので高速・高頻度開閉に適しています。その他、絶縁性が良くノイズ対策が不要、小型化が容易、動作音が全くしないという特徴があります。

ただし、定格以上の電圧・電流を加えると半導体素子がすぐに壊れるのが欠点です。熱に弱く、十分な放熱対策が必要になります。また、有接点リレーに比べると高額です。

制御リレーの接点には次の3種類があります。

a接点とは、入力端子に信号を入力していない場合は接点を開放しており、入力されると導通する接点です。ノーマルオープン接点や、メーク接点とも呼ばれます。信号絶縁のみを行う最も一般的な接点です。

b接点は、入力端子に信号を入力していない場合は接点を導通させており、入力されると開放する接点です。ノーマルクローズ接点や、ブレイク接点とも呼ばれます。

a接点とは反対の動きをするのが特徴で、入力信号を反転出力させることができます。インターロック用回路や異常時遮断回路に多く使われます。

c接点は、a接点とb接点を組み合わせた3端子接点です。コモン端子とa接点端子、b接点端子の3端子を持ちます。入力端子に信号を入力していない場合はコモン―b接点端子間が導通しており、コモン―a接点端子は開放しています。

入力端子に信号を入力すると、コモン端子―b接点端子が開放し、コモン―a接点端子が導通します。正転―逆転切替の回路などに使用されます。また、c接点は有接点リレーのみに適応されるのも特徴の1つです。

参考文献
https://www.fa.omron.co.jp/guide/technicalguide/36/65/index.html
https://www.fa.omron.co.jp/guide/technicalguide/18/77/
https://www.omron.co.jp/ecb/product-info/basic-knowledge-series/basic-knowledge-of-relays/part1/basics
https://contents.zaikostore.com/semiconductor/2377/