Relay: Power Relay vs General-Purpose Relay

릴레이는 크게 두 부분으로 구성됩니다. 주접점과 보조접점으로 구성된 파트와 이 점접들을 움직이게 하는 코일과 코어로 구성된 전자석 + 복귀 스프링 파트입니다.

코일(coil)이 감긴 코어(core)에 전류를 흘리면 자석이 되어 접점을 코일쪽으로 당기게 되고, 떨어져 있던 두 접점(electric contact)이 붙게 되면서 부하(load)쪽에 전류가 흐르게 됩니다.

보조회로(auxiliary circuit)과 전력회로(power circuit)은 물리적으로 분리되어 있기 때문에 전기적으로 서로 간섭하지 않습니다.

결과적으로 보조회로에 전류를 흘리고 차단함으로써, 전력회로에 연결되어 있는 부하(load)를 ON-OFF할 수 있게 되는 것입니다.

보조회로는 상대적으로 매우 작은, 수 mA 정도의 전류로 구동됩니다. 보조회로와 대조적으로 전력회로에는 매우 큰 전류가 흐를수 있습니다. 감당할 전류의 양이 클수록 릴레이의 크기 또한 커지게 됩니다.

보조회로로 전자석을 구동시킬 때 전압강하(voltage drop)가 일어납니다. 전압강하는 전선의 길이가 길어질수록 커지고, 전선의 두께가 클수록 작아집니다. 보조회로에 적정한 전압이 인가되도록 전선의 길이와 두께에 유의해야 합니다.

보조회로는 교류 외에도 직류로 구동 가능한 모델도 있습니다.

코일이 소모하는 에너지는 릴레이의 크기에 비례하여 커지며, 대개는 몇 Watt 수준입니다. 코일이 구동되면서 내부 접점이 붙기 위해서는 기계적인 움직임이 필요하고, 이로 인해 부하쪽으로 통전되기까지 10-50 msec 수준의 지연이 발생합니다.

이와 같이 전기적인 파츠와 기계적인 파츠가 결합되어 있는 릴레이를 전기기계식(electro-mechanical) 릴레이라 합니다. 이는 반도체로 만들어지는 solid state relay와 대조됩니다.

파워릴레이 (Power Relays)

파워릴레이는 모터와 같이 상대적으로 부하가 큰 장치들을 구동시키기 위해서 사용됩니다. 접점과 코일의 크기가 크고, 코일이 큰 만큼 동작시 진동도 발생하기 때문에, 그에 따른 견고성도 가지고 있습니다.

얇고 좁은 접점이 열리고 닫힐 때 많은 전류가 흐르는 경우, 아크(arc) 현상으로 인해 접점의 소재가 손상될 수 있습니다. 따라서 고부하를 이용할수록 넓고 두꺼운 접점을 사용합니다.

접점이 넓고 두꺼울수록 두 접점을 맞닫게 하는데 더 큰 힘이 필요로 합니다. 따라서 코일과 코어의 크기 또한 덩달아 커지게 됩니다.

아래 그림은 파워릴레이 구조의 예입니다.

파워릴레이는 아크(arc) 현상을 감쇄시키기 위해 arc chamber와 같은 장치를 부수적으로 포함하고 있습니다.

릴레이의 접점은 아크에 의한 손상으로 인해 수명에 제한이 있습니다. 일반적으로 100만회 이상 접점을 열고 닫을 수 있습니다.

범용 릴레이는 상대적으로 작은 릴레이입니다. 작은 용량의 모터나, 전자밸브 등과 같이 PLC 출력모듈에서 바로 구동시키기에는 부하가 큰 장치를 구동시키는 용도로 사용합니다.

일반적으로 전자석과 접점, 동작상태를 알려주는 LED로만 구성되어 있으며, 일반적으로 파워릴레이에 비해 보조접점의 개수가 많습니다.

끝.