리드 릴레이란?
리드 릴레이(영어: reed relay)는 구동 코일에 전류를 흘려서 작동하는 전자기 스위치입니다.
하나 이상의 리드 스위치 주변에 전자기 코일을 조합한 것으로, 전자기력에 의해 개폐되는 소형 릴레이로 구성되어 있습니다. 코일에 발생하는 자기장에 의해 기계적으로 접점을 작동시키기 때문에 반도체 스위치 등에 비해 비작동시 전류 누설이 매우 적은 것이 특징입니다.
입력측과 출력측이 독립적이며 극성이 없어 설치 시 실수 감소 등에 도움이 됩니다. 압력에 강하고, 절연성이 높으며, 방진 및 외부 가스의 영향을 덜 받는 장점도 있습니다.
리드 릴레이의 사용 용도
리드 릴레이는 다양한 전기 기기에 사용됩니다. 현재 계전기의 주류는 반도체 계전기이지만, 반도체 계전기 사용에 적합하지 않은 용도에 많이 사용되기도 합니다.
리드 릴레이 사용에 적합한 환경은 다음과 같습니다.
- 반도체 계전기 개방 시 미약하게 흐르는 누설 전류의 영향이 큰 전기 기기
- 반도체에 대한 오염물질이 있는 환경에서 작동해야 하는 전기기기
- 릴레이에 사용하는 회로가 매우 높은 전압이거나 고압의 환경인 경우
구체적인 사용 사례는 다음과 같습니다.
- 전기자동차의 축전지, 태양광 전지
시스템 전압이 고전압이 되어 DC 1,500V 이상의 전압에서도 안정적인 동작이 필요하며, 리드 계전기가 사용됩니다. - 의료 기기
전기 메스의 제어, 침대의 위치 감지 회로, AED의 고전압 충전 회로, 수술기구의 체내 잔여물 감지 등의 용도에 사용됩니다.
리드 릴레이의 원리
리드 릴레이는 리드 스위치와 코일로 구성됩니다. 리드 스위치는 불활성 가스가 밀폐된 유리관 안에 두 개의 리드가 간격을 두고 들어있는 구조입니다. 리드 스위치 안의 리드는 자석의 힘을 받는 자성체로 만들어져 있으며, 서로 리드가 구동 시 접촉하는 접점에는 통전성이 높은 금속이 부착되어 있습니다.
리드 스위치 외부의 코일에 전류가 흐를 때 발생하는 자기장에 의해 리드 스위치 내부의 두 개의 릴레이가 접촉합니다. 접점에 전기가 흐르고 릴레이 역할을 합니다. 리드 릴레이를 구동할 때 코일에 의해 자기장이 발생합니다.
따라서 주변 전자 부품에 영향을 미칠 수 있으므로 설치 위치 및 사용 조건에 주의해야 합니다. 또한, 리드 릴레이를 사용하는 회로에는 스파크 소거 회로를 넣거나 일시적인 고전류에 대한 보호 회로, 역전류에 대한 보호 회로를 설치하는 등 올바르게 사용해야 합니다.
리드 릴레이의 특징
리드 릴레이는 다른 계전기에 비해 많은 특징이 있습니다.
- 반도체 스위치에 비해 기계식 스위치이기 때문에 접점이 열렸을 때 누설 전류가 극히 적음.
- 입력, 출력 모두 극성 지정이 없어 작업 오류 감소
- 일반적으로 고내압, 고절연
- 일반 전자기 릴레이에 비해 접점부가 밀폐된 구조로 먼지, 유기가스류의 영향이 적음
- 소형, 경량, 장수명
- 동작-복구 시간이 약 1/10로 고속
리드 릴레이의 기타 정보
1. 리드 릴레이의 수명
릴레이에는 전기적 수명과 기계적 수명이 있습니다.
- 전기적 수명
코일에 정격 전압의 부하를 가하여 리드 스위치를 개폐하는 저항부하 시험에서의 수명입니다. 전기적 수명은 부하의 양, 부하의 종류, 개폐 빈도, 온도 조건 등에 따라 릴레이의 수명이 달라집니다. - 기계적 수명
부하를 가하지 않는 무부하 시험에서의 수명을 말합니다. 릴레이는 기구 부품이므로 개폐에 따라 부품 자체의 피로와 마모가 발생합니다. 이 역시 온도 조건이나 코일 정격 전압 이상의 부하를 가하는 경우 등 사용 환경에 따라 릴레이의 수명이 달라집니다.
2. 리드 계전기 사용 시 주의사항
리드 계전기 사용 시 중요한 주의 사항은 세척과 자기 간섭입니다.
- 청소
릴레이 코일의 리드 부분은 유리관으로 밀폐되어 있기 때문에 세척으로 인해 리드 부분의 특성이 저하되지 않습니다. 그러나 제품을 세척할 때는 반드시 전용 세정제를 사용하여 세척해야 합니다. - 자기 간섭
릴레이 코일에 의해 발생하는 자기장은 외부 환경에 영향을 미칩니다. 특히 밀착 장착의 경우, 릴레이 간 자기 간섭으로 인해 정상적으로 동작하지 않을 수 있습니다. 따라서 자기 차폐되지 않은 릴레이는 릴레이 간 거리를 최소 15mm 이상 띄워서 장착해야 합니다.
또한 변압기나 영구 자석과 같이 강한 자기장을 발생시키는 물체가 있는 곳에서는 오작동의 원인이 될 수 있으므로 사용을 자제해야 합니다.