転職して電機を扱う会社に入った。何とか入れたのが電機関連の会社だった。でも電機知識がないのにどうすればいいの?
説明をされても、その説明に説明が必要という社会人あるあるです。特に電機知識っていままで興味なかった人や畑違いの会社からやってくるとサッパリです。
ネットを見ても小難しい説明ばかりでわからないですよね!多分知識がある人が書いちゃってるから専門用語など連発でわかり辛くなっているのかもしれません。
今回、たまたま電機知識を使う為に勉強した管理人が『リレー』に関しましてあくまで概念ではありますが簡単に解説しますので、お付き合いいただければと思います。
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リレーの基礎知識
さて、まずはリレーの基礎知識がないと何もわかりませんよね。
突然、下記画像を見せられて「これがリレーの基本的な回路図だからなんて言われて分かる人がどれだけいるでしょうか?
あるいは、「これがリレーだよ」と言われてわかるでしょうか?
さて、これはどう使うものでしょう?電機知識がない人にそう問われても普通は予想すらできません。
それが知識がない人の当たり前なのです。
多くの電機知識サイトでは最初の構造をすっ飛ばしていきなり説明に入っていたり、回路の説明から入っているのでチンプンカンプンになってしまいます。
ですので、まずは『リレー』とはどういうものかを知っていただきましょう。
小学校第五学年『電磁石の性質』を学習に用いたコイルだ。
問題を『より強い電磁石を作るにはどうすれば良いだろう?』と設定した。
方法①「コイルの巻数を変える」実験として、巻数を変えて、同じ太さのエナメル線を同じ太さのホースに巻き、残ったエナメル線をほぼ同じ長さに揃えた。〇か✕か? pic.twitter.com/OO4qZqQ6Xj
— ふらっと☂️応援のプロ|さかもとりょう (@flat__white_) March 7, 2019
かつて、自分がまだ無邪気な子供だった頃を思い出してください。小学校高学年から中学生くらいで『電磁石』というものを習いませんでしたか?
筒のようなものにひたすらコイルを巻いて、電池から電流を流してやると金属がくっつく磁石になるというものです。
完全に思い出す必要はありませんが、コイルに電気を通すと磁石になることさえわかっていれば大丈夫です。
リレーは、この機能を使うのです。
つまり、これはリレーという装置の内部をあらわしているんです。さて、そろそろ想像できた人がいるかもしれませんね。
電流が流れることで、この赤丸をつけた部分が接触面となり、そのちょっと手前(左側)に磁力がつくと考えてください。一本横にある棒は電気が流れやすい、そうですね鉄の板と想像していただければと思います。
次の回路説明でも改めてしますが、磁石は鉄を引き寄せますよね。ですので、
自然と鉄は磁力へと引き寄せられ、こうして接触部にピタッとくっつくことで一本の線になりました。
これがリレーの内部構造の基本的理論です。これだけではまだ何のこっちゃと思うかもしれません。
ですので次は、これを回路に組み込むとどのようなことになるのか解説していこうと思います。
リレーの回路の作り方 基本
では、リレー回路の基本理論をざっくりとでも頭に入れていただいたところで、これが何を意味するものかを解説していこうと思います。
話は少し変わりますが、扇風機をつけるときどうしますか?そうですね、電源コードを入れてスイッチを入れるだけです。
それを簡略化して、まずは電源コードを入れただけで羽が動くようにした扇風機とここではさせてください。
それを誰にでもわかるようにした回路図が下記です。
これで電源を入れただけで扇風機の羽が回るようになりますね。
ひとつ、これを覚えておいてください。では、リレーの話に戻りましょう。
上記は先ほどの回路の図ですが、あくまで回路の一部である『リレー』の部分をあらわしただけです。
まずありえない回路ではありますが、下記は上記のリレーに電源を組み合わせたものです。
鉄の板が外れた状態では当然、電流は途切れてしまうので回りませんね。では、矢印の方向に鉄の板をつけてみたらどうでしょう。
はい。これで、電源から流れてくる電流は一本の線となり、矢印のように回遊するようになりました。
ではここで先ほどのスイッチのない扇風機の回路図を思い出して、いまの図を組み合わせてみましょう。
こんな感じになるかと思います。現在扇風機はクルクルと回っている状態です。
さて、ここでリレー回路の鉄の板を外したらどうなりますか?扇風機は電流を受けられなくなって止まってしまうことがわかると思います。
ここで、何か思いつきませんか?
そうです。リレーってのは『スイッチ』と同じ動作をするものなんです。
スイッチは手動ですが、リレーはある程度自動化できる為のものなんですよ。
例えばこのように、システムを組んで外部からリレーの動作を切れば、扇風機は回りませんし、
外部からリレーの動作を入れれば扇風機が回るようになります。
リレーは自動化スイッチの役割をするということですね。基本はこの考え方です。
応用すればもっと大きな装置や複雑な回路を組むことも可能ですが、リレーは10万回接点の入切が行われると寿命といわれています。
激しく入切のあるものであれば、構造そのものを変えるかSSR(ソリッドステートリレー)なら入切の寿命がないのでこちらに設計を変更させる方が無難でしょう。
本ブログでは『オープンコレクタ』についても簡単にご説明しております。こちらも電機の知識として有用ですのでぜひご覧ください。
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では最後に、本当に基本となるリレーの『接点』の種類と呼び方を参考までに解説します。
リレーの接点の種類 基本のみ
それでは、リレー『接点』について簡単に解説していこうと思います。
ざっくりいうと、カチッとスイッチが入る(鉄の板がくっつく)ことで電流が流れるように繋がることから『接点』です。最初から電機知識をガーガー詰め込まれてもわからないと思うので、それくらいの認識で十分です。
さて、ここまで読んでいただいた方なら次のステップもご理解できるかと思います。
実はリレーは何種類もあり、それぞれ機能が違ってきます。比較的簡単ですので、こちらも覚えてしまいましょう。
【a接点】
最初からあげさせていただいているこちらが「a接点」と呼ばれるものです。
電源が入っていない通常時は『OFF』状態にあり電流が入っても流れません。
装置側でリレーを『ON』した時だけ電流がながれる仕組みなので一番安全な接点だといえるでしょう。
使用する側やシステムを組む側が最初に考えるのはこちらですので、基本となるリレーの種類といって差し支えありません。
【b接点】
a接点とは逆に、電源が入っていない状態でも電流がながれる状態にあるのが「b接点」です。
通常時は『ON』で装置側で操作すると『OFF』になります。
装置が壊れてもずっと止めてはならないシステムに使ったりするものですが、システムによっては安全装置としてもう一つ何らかのスイッチ回路を入れないと火事などを起こしてしまう可能性があります。
ですので、余程の理由がないとなかなかこれを単体で選択することはないリレーでしょう。
電流がながれっぱなしになる、ということは温度を上げる機械だったら制御装置が壊れてしまったらずっと燃焼状態を繰り返すことになってしまいますよね。
安全を考えたら、あまり出番はないものです。
【c接点】
上のリレー回路を見て下さい。片方が閉じていて、片方が開いています。これを「c接点」と呼びます。
装置側で『ON』になると、開いている方が閉じて閉まっている方が開きます。
a接点とb接点を同時にとることができ、『ON』と『OFF』とそれぞれ反対の動きになるので温めるのをストップしたら、今度は冷やし始めるという動きなどをしたいときに使います。
ちなみに電流の流れはここまでの説明のように縦側に流れるのではなく、真ん中の〇を共通として左右それぞれ繋げます。
a接点、b接点と比べて少し複雑になるので、最初は覚える必要はありません。
電機の知識が増えると自然とわかるものです。
【ab接点】
c接点とほとんど似ていますが、両方の接点を同時にとれるものです。
似ているというより、ほとんど同じです。違うのは本記事の説明でいう鉄の板がc接点なら一個で交互に行ったりきたり。
ab接点なら鉄の板が両方あって個々に分かれているということでしょうか。
2000年より前はc接点の方が圧倒的でしたが、最近はこちらの方が使われていることが多いようですね。
なお、リレーには抵抗負荷という受けられる電流の最大値が決まっているので、ご注意ください。
100Vの仕様のリレーなのに、200Vの電流は受けられないですよね?そういう仕様のことです。
ちなみに、リレーなど部品を購入する場合、小規模の会社でしたらAmazonや電機の専門店で購入することが多いでしょうが、中規模以上のメーカーになると作る装置や機械によって大量発注になるので直接メーカーから購入するか、あるいは商社を使ってまとめて購入することが多いかと思います。
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まとめ
ということで、電機関係を扱う企業に就職した社会人の方向けの記事になるかと思います。
電機ってとても難しいので、覚えにくいですよね。特にわかっている人からの説明は、相手もわかっていること前提の話し方をするのでよくわかりません。
ネットで調べても要領を得ないこともあり、今回記事作成させていただきました。
とはいえ、ここまで読んでいただき、これでわかり辛ければ申し訳ないです。ちなみに鉄の板は例えですので実際は違いますよ。
詳しい知識は後でついて補填されていくものですので、まずはこんなもん、とリレーの概念だけわかっていただければ幸いです。