リレー技術に関するアプリケーション技術資料とガイドライン

このアプリケーション ノートは、不適切なリレー コイル抑制から生じる多くの用途の問題への対応として書かれています。典型的な症状は、高突入電流の誘導負荷または電灯負荷のスイッチング時における常時開接点のランダムな「タック」溶接です。

自動車用途は、抵抗負荷、容量性負荷、および誘導負荷に分けられます。抵抗負荷の電流曲線は、負荷電圧と負荷抵抗によって定義されます。容量性負荷には、高い突入電流と低い定常電流があります。したがって、ランプは容量性負荷と見なされます。なぜなら、冷えたフィラメントは熱いフィラメントよりも抵抗が大幅に低いからです。誘導負荷の特徴は、指数関数的な電流増大と著しいスイッチ オフ アークです。これは、負荷の電磁型回路の脱磁によって誘導されます。電源リレー (クランプ リレー) は、各種負荷の組み合わせをスイッチまたはフィードできます。

ゼロクロスオーバー ソリッドステート リレーは、変圧器または高誘導負荷での最悪のスイッチング方法でしょう。そのような負荷のゼロクロスオーバー ターンオンが定常電流のおそらく 10 ～ 40 倍のサージ電流を引き起こすことがある証拠が見つかってきています。ところが、ピーク電圧でのターンオンはほとんどサージに至りません。

このアプリケーション ノートでは、特にソリッド ステート スイッチを使用するときの、電磁リレー コイルを無励磁にする方法に関連した問題と、それらがリレーの寿命に与える影響を取り上げます。

リレーおよびコンタクタ コイルは、通常、銅線で巻かれます。そして、銅線には次の式とチャートで示される正の温度係数があります。ほとんどのコイルは、比較的固定された電圧からも給電されます。したがって、電圧が一定のままなら、温度の上昇はコイル抵抗を高め、コイル電流を減少させます。

白熱電球、モータやソレノイドのような誘導負荷、電子機器バラストやスイッチング電源のような容量負荷などは、励磁直後に非常に高い初期サージ電流を示します。これは定常電流の最大 10 倍あるいはそれ以上にもなり、電圧正弦波のピーク付近で接点閉鎖がランダムに発生する場合は特に厄介です。そのような過度のサージ電流によって接点の溶着がしばしば起こります。通常、そのような用途のリレーは充分に大きくするか、比較的抑えられた定常電流に対して高い突入電流を処理するように特別に設計されている必要があります。この結果、管理費が余分にかかり、スペース使用量が増えることになるのが一般的です。

電気アークとは厳密には何でしょうか?どのように点火し、何によって消火されるでしょうか?アークはリレー接点の寿命にどのように影響を及ぼすでしょうか?このような問題について論じていきます。これらのようなリレー接点の特性から可能な限りの長寿命を得る方法を理解する一助になれば幸いです。

多くの場合、合計制御消費電力を低減し、温度上昇を抑えることが理想的です。その 1 つの方法は、リレー コイル消費電力を低減することです。DC コイル リレーでそれを実現する方法は、次の 2 つです。しかし、コイル電力を低減することにより、リレー アーマチュアを固定する力が低下し、リレーの衝撃および振動に対する耐性が低減する点に注意することが重要です。

リレー ユーザーは自分の使用しているリレー コイルのインダクタンスを知ろうとすることが多くあります。それによって電源遮断時にコイルの放出するエネルギを特定できるからです。

プリント基板実装用リレーの誤った取扱や実装方法は、リレーの動作特性に影響を与え、リレーの故障頻度が高まる可能性があります。また、推奨の導体幅とプリント基板クリーニング手順の適用は、信頼性の高い長期の実装を確実にする上で、重要な役割を果たします。

リレー コイルとは、鉄芯のあるボビン上に何度も巻かれた銅線です。十分に大きな電圧がコイル全体に印加されると、コイルと芯線は磁界を発生し、アーマチュアを引きつけます。そして、アーマチュアが接点の動きを制御します。ワイヤの長さとその断面積に応じて、コイルは電流に対して抵抗を生じます。

このアプリケーション ノートの全体にわたって、「リレー」という語で言及している内容は概して「コンタクタ」にも当てはまる可能性があります。同様に、「通信機器用リレー」の用途について特に言及している部分はほとんどありません。一般に、正しいコイル駆動の必要性はコンタクタと通信リレーにも等しくあてはまります。ただし、接点負荷による内部およびコイルの温度上昇が通信機器用途で問題になることはほとんどありません。

さまざまな材料（金属、合金、サイズ）、スタイルのリレー接点をご用意しています。汎用接点のようなものはありません。リレーを使用する場合は、特定の用途のニーズに合うように、接点の材質、定格、スタイルをできるだけ正確に選択する必要があります。そうしないと接点に問題が生じ、早期の故障を招く可能性があります。

リレーと温度は密接に関連しています。リレーは、周囲温度によって動作特性が変化します。最も顕著な変化は、VPI (ピックアップ電圧) および RC (コイル抵抗) で発生します。リレーのコイル巻線は銅線を用いています。したがって、コイル抵抗は銅線の温度係数によって変化します。

TE のエンジニアリング部門から特別に指示がない限り、すべての気密封止リレー (メーカーによって通気手段が用意されています) は、定格を満たすために、PCB アセンブリとクリーニングの後、通電する前に、通気する必要があります。