YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. は、その理由を調査しています。電磁リレーソリッドステートおよびデジタルスイッチング技術の成長にもかかわらず、産業用制御システムでは依然として一般的です。
産業用制御システムは、PLC、センサー、可変周波数ドライブ、リモート監視、ネットワーク化されたコントローラーなどにより大きく変化しました。しかし、多くの制御キャビネットには依然として従来の電気機械リレーが搭載されています。それらの継続的な使用は、単に古い機器設計の問題ではありません。多くのアプリケーションでは、基本的なリレー構造により、電気的絶縁、簡単なスイッチング、および柔軟な回路制御の実用的な組み合わせが提供されます。
リレーの基本的な機能は変わっていません。比較的小さな制御信号が別の回路の接点を動作させます。この分離は、コントローラと制御される負荷の電気的特性が異なる場合に役立ちます。
たとえば、PLC 出力は、モーター コンタクタ、ソレノイド、警報回路、またはその他の負荷を直接切り替えることを目的としていない場合があります。リレーをコントローラと負荷の間に設置して、追加のスイッチング インターフェイスを提供できます。
次の 3 つの特性が特に関係します。
これらの特性により、周囲の制御システムが高度に自動化されている場合でもリレーが役立ちます。
最新の自動化機器は、低電圧の電子制御回路と高電圧の負荷を組み合わせていることがよくあります。これらの回路は、必ずしも直接接続する必要はなく、相互作用する必要があります。
電磁リレーは、コイルと接点機構を使用してこの分離を実現します。コイルに通電すると、その磁界がアーマチュアを動かし、接点の状態を変化させます。
したがって、制御回路は、コントローラ出力を通じて負荷電流を直接流すことなくリレーを動作させます。
| 制御要件 | リレー機能 |
|---|---|
| 独立した制御回路と負荷回路 | コイルと接点間の絶縁を採用 |
| 別の電圧レベルを切り替える | 接点はコイル電圧に関係なく動作します |
| 複数の回線パスを制御 | さまざまな接点構成が利用可能 |
| 物理的なスイッチング状態を提供する | 接点は電気的状態に視覚的に対応します |
この構成は、さまざまな電圧レベルと回路機能が組み合わされる制御キャビネットで引き続き役立ちます。
ソリッドステート スイッチングは、非常に高速な動作または非常に高いスイッチング周波数を必要とするアプリケーションに利点があります。ただし、物理的な接触は、多くの従来の産業用負荷にとって依然として有用です。
機械的接点は、明確に定義された開状態または閉状態を提供します。必要な電気負荷や回路構成に応じて選択することもできます。
一般的な連絡先の取り決めは次のとおりです。
この柔軟性により、基本的な動作原理を変更することなく、1 つのリレーでさまざまな制御タスクを実行できます。
したがって、機器設計者にとっての選択は、機械的スイッチングと電子的スイッチングのどちらが一般的に優れているかということではなく、どちらのテクノロジーが回路に適合するかということになります。
産業用機械が 1 種類のスイッチング動作のみを必要とすることはほとんどありません。制御信号は、ある回路を開始しながら別の回路を切断したり、別の制御入力にステータス信号を提供したりする必要がある場合があります。
切り替え接点を備えたリレーは、この種の切り替えを 1 つの機械的な動作で実行できます。
例えば：
| 要件 | 考えられる連絡先の配置 |
|---|---|
| 通電時に回路をオンにする | ノーマルオープン |
| 通電時に回路を遮断する | 通常閉 |
| 2つの回線間の転送 | 切り替え |
| 個別の制御パスを提供する | 複数の接触セット |
これが、従来のリレーが機械の制御パネルや電気キャビネットに使用され続ける理由の 1 つです。
メカニカルリレーの重要な制限の 1 つは、接点と可動部品が物理的に摩耗することです。すべてのスイッチング サイクルには、アーマチュアと接触面の動きが含まれます。
スイッチング周波数が比較的中程度のアプリケーションの場合、これは重大な制限を生じない可能性があります。非常に高速または連続的に切り替わる機器の場合、設計者はソリッドステートの代替品を検討することがあります。
したがって、動作プロファイルが重要になります。
システムで次のことが必要な場合、リレーが適している可能性があります。
実際の耐用年数は、負荷の種類、開閉電流、電圧、動作周波数、接点の材質、環境条件などの要因によって異なります。
負荷がかかっている状態で接点が開閉すると、接点表面の電気的状態により、熱、アーク放電、および物質の移動が発生する可能性があります。スイッチングを繰り返すと接触面に徐々に影響が生じます。
このため、接点の材質はリレー設計の重要な部分です。
銀ベースの接点材料は、その導電性と接点用途への適合性により、電気スイッチングに一般的に使用されます。ただし、適切な材質は、材質名だけではなく、電気負荷と動作条件によって異なります。
コンタクトのパフォーマンスは、次のようないくつかの要因に影響されます。
| 要素 | 効果 |
|---|---|
| 現在のレベル | 接触加熱に影響を与える |
| 電圧 | 分離時のアーク発生に影響する |
| 負荷の種類 | 誘導負荷により、スイッチングストレスが大きくなる可能性があります |
| スイッチング周波数 | コンタクトが磨耗する頻度を決定します |
| 接点材質 | 導電性と摩耗挙動に影響を与える |
これは、長期間にわたって繰り返し動作する産業用機器に特に当てはまります。
継続的に使用されるもう 1 つの理由は、統合が簡単なことです。産業用制御システムには、端子台、コンタクタ、回路ブレーカー、PLC、タイマー、リレーを使用した確立された配線アーキテクチャが含まれることがよくあります。
リレーは、全体的な制御概念に大きな変更を加えることなく、中間スイッチング要素として設置できます。
これは次の場合に役立ちます。
また、使い慣れた動作原理により、トラブルシューティングが比較的直接的に行えます。技術者はコイル回路、接点状態、配線、接続されている負荷を個別に検査できます。
メカニカルリレーの継続的な使用は、非常に高速な動作よりも単純な電気スイッチングが重要な機器で特に顕著です。
リレーは、コントローラーの出力をモーター、バルブ、インジケーター、アラーム、その他の電気負荷と接続できます。
電子コントローラーとフィールドデバイス間の中間スイッチング段階を提供できます。
リレーは補助回路を管理し、制御システムの異なる部分間を電気的に分離できます。
既存のマシンは、完全に再設計されるのではなく、維持するのに実用的なリレーベースの制御アーキテクチャを使用している場合があります。
ソリッドステート リレーの可用性が高まっても、機械式リレーが排除されたわけではありません。代わりに、多くの場合、2 つのテクノロジは、異なる動作要件に応じて選択されます。
| 考慮 | 電磁リレー | ソリッドステートリレー |
|---|---|---|
| スイッチング機構 | 機械的接点 | 半導体デバイス |
| 物理的接触による摩耗 | はい | 機械的接点の摩耗がない |
| 電気的絶縁 | リレー構造により利用可能 | 電子絶縁設計により利用可能 |
| スイッチング速度 | 一般に中等度 | 一般に速い |
| 熱挙動 | 主に接点と負荷に依存します | 半導体の熱放散が重要になる場合がある |
| ベストフィット | 従来の産業用スイッチング | 高周波または高速電子スイッチング |
どちらのタイプも、すべてのアプリケーションに自動的に適しているわけではありません。負荷特性、スイッチング周波数、絶縁要件、設置条件、予想される耐用年数を合わせて考慮する必要があります。
産業オートメーションには、必ずしも最新のスイッチング技術が必要なわけではありません。多くの場合、機器には、統合、理解、テスト、交換が簡単なコンポーネントが必要です。
電磁リレーは、コイルに通電し、機械的接触システムを動かし、回路状態を変更するという動作原理がシンプルであるため、多くの制御アプリケーションでこれらの要件を満たし続けています。
このシンプルさにより、その制限も特定しやすくなります。接点の摩耗、アーク放電、スイッチング周波数、コイル電力、負荷特性はすべて回路設計中に評価できます。
産業用制御システムには PLC、デジタル通信、および電子コントローラーが組み込まれ続けていますが、機械式リレーは物理的な接点の切り替えや回路の絶縁が必要な場合に引き続き役立ちます。 YIJIA Industrial Electrical Co., Ltd. は、リレー、AC コンタクタ、押しボタン スイッチ、信号ランプ、および関連製品などの産業用制御コンポーネントを製造しています。最新の制御盤に電磁リレーが継続して搭載されているのは、実際的なエンジニアリング上の選択を反映しています。アプリケーションで絶縁された構成可能な機械的スイッチングが必要な場合でも、従来のリレーは不必要な複雑さを伴うことなく必要なタスクを実行できます。
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