記事一覧

リレーについて


この記事は、広告を含む場合があります。

2020-10-21(水)

今回は、リレー (継電器) のお話です。

リレーをソーラー発電に組み込むと、無駄が省けますよ。

この記事は2回に分けます。
今回は、リレーの仕組みや使い方などの理論です。

仕組みがわからない機器を使うのは気持ちが悪いだけでなく、ケガや事故の原因にもなりますから、くどくどと理論を述べます。

次回は、ソーラー発電にリレーを組み込んだお話です。

リレーとは

さて、リレーとは何でしょうか。

リレーを漢字で表すと “継電器” となります。字義どおり、“電気を継ぐ機器” ですね。

英語のリレー (relay) は、運動会の競技のリレーと同じです。

リレー

なんとなく、リレーのはたらきを想像できたかと思います。

リレーは、小さい電流 (信号) で、大きな電流 (電源) をオンオフするための機器です。

その様子が、バテた走者からスタミナたっぷりの新しい走者にバトンタッチするふうに見えるため、リレーといわれるそうです。

さまざまなリレー

実際のいろいろなリレーです。

左から。

  • 自動車用リレー
  • 基板実装用リレー (青いやつ2つ)
  • 機器用リレー
  • タイマーリレー
  • ソリッドステートリレー (SSR)
  • それぞれがどんな所に使われているのか説明します。

    自動車用リレーは自動車用のリレーです。基本的に、12V (ボルト) や24Vの直流電流に対応しているので、ソーラー発電にも使えます。

    写真のやつではありませんが、ウインカーのカチカチという音は、ウインカーリレーの動作音です。(最近の車はコンピューター化されていて音が出ないので、スピーカーからわざわざ鳴らしているそう)

    基板実装用リレーは、プリント基板に載せる小型のリレーで、センサーなど他の機器と合わせて使います。

    センサーライト

    例えば、赤外線センサー (熱線センサー) と組み合わせれば、人の接近に反応して点灯するライトなんかも作れます。
    そういうライトのカチッという音がリレーの動作音です。

    (センサーの真ん中についている部品は、“フォトトランジスター” というもので、下のソリッドステートリレーで登場します)

    機器用リレーは、内部が見えるスケルトンボディーがかっこいいです。(構造が見やすいので、のちに説明します)

    タイマーリレーは、名前どおり、タイマーで時間差をつけて作動するリレーですが、何に使うのかは不明です(笑)

    この中で、右側のソリッドステートリレーだけが半導体を用いたリレーです。
    ソリッドステートリレーには、プリント基板に載せる極小型のものもあります。

    電磁リレーの構造と動作

    大きく分けて、リレーには電磁リレーと半導体リレーの2種類があります。

    電磁リレーのしくみ

    電磁リレーは、電磁石を用いたリレーで、電磁石が中の鉄片を引き寄せることにより、電極をつないだり,離したりします。

    写真の状態 (電磁石がオフ) のときにつながっていない電極を “A接点”、つながっている電極を “B接点” といいます。
    電磁石をオンにすると、A接点がつながり、B接点が離れます。

    このリレーのように、A・B両方の接点がある場合は、“C接点” といいます。

    電磁リレー

    いろいろな面をまとめて。

    バネがついていて、電磁石がオフになると、鉄片が電磁石から再び引き離されます。(写真左上)

    また、LED (発光ダイオード) のインジケーターがついています。

    端子。(左下)

    このリレーでは4つの電極が同時にオンオフされます。(右下)

    以上が、電磁リレーの構造と動作でした。

    ソリッドステートリレーの構造と動作

    電磁石などの機械的な装置を用いた電磁リレーに対して、半導体リレーは、半導体を使用しています。とくに、ソリッドステートリレーは “フォトカプラー” という、光でオンオフする部品を使っています。

    フォトカプラーのイメージ

    フォトカプラーのイメージです。フォトカプラーは、光を発する発光ダイオードと、光を検出するフォトトランジスターが向かい合っており、オンのときの光を検出することで動作します。(写真のはフォトダイオードで、実際にはフォトトランジスターが使われます。ダイオードは2本足、トランジスターは3本足です)

    ちなみに、写真のような、発光ダイオードとフォトダイオードの組み合わせは、テレビのリモコンなどに使用されています。

    ちなみにちなみに、フォトダイオードやフォトトランジスターに光が当たると、当たった面から電子が飛び出し、電気が流れるようになります。(内部光電効果)
    そうです。フォトダイオードを巨大化するとソーラーパネルになるのです。

    ここらへんはムズい話なのでやめときましょう。

    ソリッドステートリレーの説明でした。

    電磁リレーと半導体リレーの特徴

    では、実際にリレーを選ぶとすると、電磁リレーと半導体リレーのどちらがいいのでしょう。

    • 電磁リレーの長所と短所
      • オン抵抗がゼロ (微小)
      • オフ抵抗が無限 (極大)
      • 極数が多い製品もある
      • A接点,B接点,C接点が選べる
      • 信号側の消費電力が大きい
      • 動作が遅い
      • 機械式のため寿命が短い
      • 動作音がある
      • オフにするとき逆起電力 (※) が発生する

    ※逆起電力 (サージとも) とは、電磁石などのコイルに流れる電流を断ったときに発生する、逆方向の電流です。逆起電力の電圧は、回路電圧の数十倍になることもあり、回路中の機器や部品を破壊する可能性があります。

    ソーラーパネルと合わせて使う場合、パネルの寿命を縮める恐れがあります。

    • 半導体リレーの長所と短所
      • 逆起電力が発生しない
      • 信号側の消費電力が小さい
      • 動作が高速
      • 寿命が長い
      • 動作音がない
      • オン抵抗がある (発熱する)
      • オフ時に漏れ電流がある
      • 基本的にA接点のみ
      • 基本的に1極のみ
      • 定格電流を超えてはならない

    以上の特徴から、どちらのリレーが適当かを考えます。

    リレーは、ソーラー発電だけでなく、モーター・照明の制御,車の電装にも使えます。リレーを使いたいと思っている人へ、この記事が参考になればうれしいです。

    ところで、私が小学生の頃、電磁石のはたらきを習ったとき、“電磁石でスイッチば作ったら、なまらいいべ!” と思い付き、発明家になったような気分でした。

    それが世にいうリレーであり、150年以上も前に発明されていることを、のちに知りました。

    次回は、ソーラー発電にリレーを組み込んで使います。

    閲覧ありがとうございました。

関連記事
にほんブログ村 その他生活ブログ 一人暮らし貧乏・生活苦へ

コメント

コメントの投稿

非公開コメント

プロフィール

しゅう

Author:しゅう
1991年北海道三笠市生まれ。プロフィール

全記事表示リンク