릴레이는 작은 신호를 사용하여 고전압 또는 고전류를 제어하는 데 사용되는 전기적으로 작동되는 스위치입니다. 제어 회로와 부하 회로 사이에 전기적 절연을 제공하여 안전성과 신뢰성을 향상시킵니다. 릴레이는 전력 시스템, 기계, 차량 및 자동화에 사용됩니다. 이 기사에서는 계전기의 작동 방식, 부품, 유형, 정격, 응용 프로그램, 고장 및 설계 팁에 대해 자세히 설명합니다.
씨1. Relay 개요
씨2. 릴레이의 기능
씨3. 릴레이의 구성 요소
릴레이 개요
릴레이는 작은 저전력 전류가 훨씬 더 큰 전류를 제어할 수 있도록 설계된 전기적으로 작동되는 스위치로, 현대 전기 및 전자 회로의 기본 구성 요소입니다. 이 기능은 고전압 또는 고전류 장치를 직접 제어하면 안전 위험이 발생하거나 효율성이 저하될 수 있는 애플리케이션에 필요합니다. 계전기는 제어 측을 전원 측에서 분리함으로써 전압 스파이크, 서지 및 기타 잠재적으로 손상될 수 있는 전기 스트레스로부터 민감한 저전력 회로를 보호합니다. 안전 외에도 릴레이는 자동화를 가능하게 하여 컨트롤러, 마이크로컨트롤러 및 센서가 모터, 조명 시스템, HVAC 장치 및 산업 기계와 같은 무거운 부하를 안정적으로 작동할 수 있도록 합니다.
릴레이의 기능
릴레이는 전기를 사용하여 다른 전기 회로를 제어하는 스위치 유형입니다. 릴레이 내부에는 와이어 코일이 있습니다. 코일을 통해 전기가 흐르면 자기장이 생성됩니다. 이 자기장은 전기자라고 하는 작은 금속 조각을 당겨 접점의 위치를 움직이고 변경합니다. 접점은 전기가 통과할 수 있도록 닫히거나 흐름을 멈추기 위해 열립니다.
프로세스는 단계별로 작동합니다.
• 코일은 전기를 받습니다 - 자기장이 형성됩니다.
• 전기자 이동 - 접점이 켜지거나 꺼집니다.
• 코일이 꺼짐 - 스프링이 전기자를 다시 시작 위치로 이동합니다.
릴레이의 구성 요소
릴레이는 전자석을 사용하여 작동하는 전기 스위치입니다. 주요 유도 부분은 전류가 자기장을 생성할 때 자력을 생성하는 코일 및 코어입니다. 이 어셈블리는 종종 하우징에 의해 보호됩니다.
기계적 스위칭 메커니즘에는 자력에 반응하여 움직이고 작동을 위한 기계적 바이어스를 제공하는 전기자 (Armature) 가 포함됩니다. 스프링은 자기장이 제거될 때 전기자를 원래 위치로 복원하는 역할을 합니다. 이 스프링은 전도성을 위해 은 합금으로 만들어지는 경우가 많습니다.
전기 스위칭 동작은 접점에서 발생합니다: 이동 접점은 전기자에 의해 물리적으로 이동하여 회로를 연결하거나 분리하는 반면, 고정 접점(NO/NC)은 릴레이의 상시 개방(NO) 또는 상시 폐쇄(NC) 상태를 나타내어 회로의 기본 연결을 결정합니다.
릴레이 코일 사양
| 매개변수 | 의미 | 예(5V 릴레이) |
|---|---|---|
| 코일 저항 | 전압을 전류로 나눈 값으로 계산된 코일의 저항. | R = 5V ÷ 0.07A = 71Ω |
| 코일 전력 | 코일이 사용하는 전력량은 전압 곱하기 전류로 계산됩니다. | P = 5V × 0.07A = 0.35W |
| 풀인 전압 | 계전기가 켜지기 시작하는 전압입니다. 일반적으로 정격 전압의 약 75-80%입니다. | 3.8–4 V |
| 드롭아웃 전압 | 릴레이가 꺼지는 전압입니다. 일반적으로 정격 전압의 약 10-30%입니다. | 1–1.5 V |
릴레이 접점 스위칭
AC 스위칭
AC 부하를 전환할 때 전류는 교류의 각 주기에서 자연스럽게 0을 통과합니다. 이는 접점이 열릴 때 형성될 수 있는 전기 아크를 차단하여 AC 스위칭을 더 쉽게 만들고 릴레이 접점에 대한 손상을 줄이는 데 도움이 됩니다.
DC 스위칭
DC는 일정하며 0을 통과하지 않습니다. 이렇게 하면 접점이 열릴 때 호가 형성될 가능성이 높아집니다. 이러한 아크는 접점을 손상시키거나 용접할 수 있으므로 DC 부하가 있는 계전기를 사용할 때는 특별한 주의가 필요합니다.
아크 방지 방법
• 플라이백 다이오드: 전류를 안전하게 방향을 바꾸기 위해 DC 부하에 일반적으로 사용됩니다.
• RC 스너버: 전압 스파이크를 제한하기 위해 AC 및 DC 모두에 사용됩니다.
• 금속 산화물 배리스터(MOV): 고전압 과도 현상을 억제하고 접점을 보호합니다.
일반적인 릴레이 유형 및 응용
| 릴레이 유형 | 장점 | 일반적인 응용 분야 |
|---|---|---|
| 전자기계식 릴레이(EMR) | 비용 효율적, 제어 회로와 부하 회로 사이에 명확한 전기 절연 제공 | 산업 제어, 가전 제품 및 자동차 시스템에 사용 |
| 리드 릴레이 | 빠른 스위칭 속도, 콤팩트한 크기, 보호를 위해 밀폐되어 있으며 저전류 신호에 적합 | 통신 장치, 테스트 장비 및 신호 라우팅 시스템에 일반적으로 사용 |
| 솔리드 스테이트 릴레이(SSR) | 움직이는 부품 없음, 조용한 작동, 높은 스위칭 속도 및 긴 수명 | 자동화, 난방 시스템 및 빈번한 스위칭이 필요한 애플리케이션에 가장 적합 |
| 래칭 릴레이 | 전원이 차단된 후에도 위치를 유지하며 에너지 효율 | 메모리 회로, 배터리 구동 시스템 및 원격 제어 장치에 사용 |
어느 것이 더 낫습니까?
각 유형의 릴레이는 회로 요구 사항에 따라 특정 상황에 가장 적합합니다. 전기 기계식 계전기는 간단하고 저렴하여 많은 기본 제어 시스템에 유용합니다. 리드 계전기는 빠르게 전환되고 보호를 위해 밀봉되어 있기 때문에 빠른 응답과 저전류 작동이 필요할 때 더 좋습니다.
솔리드 스테이트 릴레이는 움직이는 부품이 없기 때문에 조용하고 효율적인 성능으로 알려져 있어 빈번한 스위칭이 필요한 회로에 적합합니다. 래칭 릴레이는 지속적인 전력을 사용하지 않고도 한 위치를 유지할 수 있으므로 에너지를 절약하는 데 도움이 됩니다.
릴레이 고장 및 해결 방법
| 일반적인 실패 | 원인 | 수정/예방 조치 |
|---|---|---|
| 접촉 피팅 또는 용접 | 과도한 전류 또는 아크로 인해 릴레이 접점이 손상될 때 발생 | 올바른 부하에 대한 정격의 접점을 사용하고 스너버 회로와 같은 아크 억제 장치를 포함하십시오. |
| 코일 소진 | 코일이 더 높은 전압 또는 지속적인 과전류에 노출될 때 발생 | 정격 코일 전압 내에서 작동하고 보호 부품을 사용하여 서지 제한 |
| 연락처 바운스 또는 Chatter | 진동, 장착 불량 또는 약한 코일 자력으로 인한 결과 | 견고한 릴레이 장착, 적절한 코일 구동 전압 및 고품질 릴레이 설계 보장 |
| 산화 또는 부식 | 습기, 먼지 또는 열악한 환경에 대한 노출로 인해 발생 | 저전류 신호에 금도금 접점이 있는 밀폐형 계전기 또는 계전기 사용 |
릴레이의 다양한 응용
• 헤드라이트 및 안개등
• 스타터 모터 제어
• 모터 스타터
• 컨베이어 벨트 제어
• 스마트 조명 제어
• 기기 전환
• 과전류 보호
• 지락 보호
• 라인 스위칭
• 신호 라우팅
• 스피커 보호 회로
• 냉장고(압축기 릴레이)
•세탁기
결론
릴레이는 전기 회로의 안전하고 안정적인 제어를 위한 기본입니다. 신호를 분리하고, 다양한 부하를 처리하고, 자동화를 지원하는 능력은 많은 시스템에서 유용합니다. 올바른 선택, 적절한 배선 및 우수한 설계 관행을 통해 릴레이는 긴 서비스 수명과 안정적인 성능을 제공합니다. 안전하고 효율적인 회로를 구축하려면 작동 및 사양을 이해하는 것이 필요합니다.
자주 묻는 질문 [FAQ]
1분기. 릴레이 접점 재료란 무엇입니까?
은, 금 또는 텅스텐과 같은 계전기 접점에 사용되는 금속입니다. 전도성, 아크 저항 및 접촉 수명에 영향을 미칩니다.
2분기. 릴레이 히스테리시스란 무엇입니까?
릴레이를 켜는 전압(풀인)과 릴레이를 끄는 전압(드롭아웃)의 차이입니다. 떨림을 방지합니다.
3분기. 하나의 릴레이가 AC 및 DC 부하를 모두 전환할 수 있습니까?
예, 하지만 AC 및 DC 정격이 다릅니다. DC 부하는 전환하기가 더 어렵고 더 낮은 전압 및 전류 제한이 필요합니다.
4분기. 릴레이 소켓을 사용하는 이유는 무엇입니까?
릴레이를 쉽게 교체할 수 있고, 릴레이 핀이 손상되지 않도록 보호하며, 배선 안전성을 향상시킵니다.
5분기. 릴레이에서 SPDT 또는 DPDT는 무엇을 의미합니까?
이는 연락처 구성을 설명합니다. SPDT는 두 개의 출력으로 하나의 회로를 제어합니다. DPDT는 두 개의 개별 회로를 동시에 제어합니다.
6분기. NO 접점과 NC 접점의 차이점은 무엇입니까?
NO(Normally Open) 접점은 릴레이에 전원이 공급되면 닫힙니다. NC(Normally Closed) 접점은 릴레이에 전원이 공급되면 열립니다.