リレーの専門用語

質問

＜目的＞
６Ｖ・５Ａの回路のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを１kHzで行う

＜質問＞
５Ｖ・４０mＡ以下の電源が用意できるので、これをＰＣでＯＮ/ＯＦＦ
する事で、６Ｖ・５Ａの回路のＯＮ／ＯＦＦをしたいと思い、
適切なリレーを探しています。

いろいろなカタログを見ると専門用語が多くあり、ネットで調べても
分からなかったのが以下８単語です。

専門用語の意味や、どんなリレーをどんな基準で選ぶべきなのか、
アドバイスを頂けますと幸いです。

＜分からない専門用語＞
１．ライン電圧
２．負荷電流
３．制御電圧
４．制御電流
５．サージ電流１サイクル
６．絶縁抵抗
７．最大容量　出力/入力
８．漏れ電流

回答No.17

tance · ベストアンサー

tanceです。
S1D-0515WD のON時間の実力値が500μsecという情報はあまり公の場で
公表して良いことかどうか判らないのですが、あくまで個人的な内部情報
ということでご理解ください。（私はメーカの者ではありません）
計算できるものでもなく、出荷試験などの実績を聞く以外に得られない
情報です。

ご自分でお使いのものならS1D-0515WD を使って、2:8程度までで使う事で
問題ないと思います。もし、発熱が多いようなら（触れないくらいに
なるとか）放熱器を付けることにしてはどうでしょうか。

1msecの間5Aが流れるとして（実際はちょっと違いますが）そのときに
SSRの端子間電圧が0.5Vだとします。すると、SSR内部で消費する
電力は5A×0.5V = 2.5W です。これはSSRの温度を上昇させます。

もし、500usecの間は完全にONにならず、たとえば、電圧が半分の3Vと
中途半端になって、電流も半分の2.5A流れるとすると、SSR内部の電力は
3×2.5 = 7.5W と３倍にもなってしまいます。この大きな発熱が一周期
のうちどのくらいを占めるかが問題です。

もしスイッチングが速ければ一瞬で大きな発熱は収まって、全体としては
発熱は大きくなりませんが、スイッチがもたもたしていると、1msecの
中で相当の時間を大きく発熱することになります。

実際はこんなに簡単な現象ではありませんが、解り易く言うとこんな
感じになります。

ちゃんと計算していませんが、多分触れないような温度にはならないと
思います。ちゃんと計算するのでしたら、SSRの熱抵抗の値を知って
消費電力を掛けると温度上昇分が求まります。熱抵抗データはあまり
公表されていないかもしれませんが、他のいろいろなデータから逆算
できることが多いです。

でも、何とか全容が見えてきましたね。モータを回すだけでも奥が
深いですので、頑張ってください。（高い素子を壊さないように！）

お礼

tance様、有難うございました。

S1D-0515WDを４つ購入して、ＰＷＭ制御してみようと思います。

何も分からない私に、ご丁寧に教えて下さり有難うございました。

素子を壊さないように、気を付けます。

回答No.6

myeyesonly

またお邪魔します。m(__)m
私じゃないけど、すごい補足が入ってますね。

インダクタンスというのは、コイルがある場合に検討しないといけない物です。

コイルに電流を流すと、すぐには電流全開にはならないで、徐々に電流が上がっていく、という性質があります。
この程度をいいます。

逆に流れている電流をいきなり切ると、逆起電力という反対方向の電圧が起きます。

メカニカルリレーでも、これによって起こる、インダクティブキックという高電圧で火花放電を起こしてしまう事もあり、半導体のＳＳＲを使った場合は、制御素子が破損してショートしますので、こういう負荷が繋がっている場合は、ダイオードを逆向方向にして負荷と並列に入れる事で、この逆電圧を吸収したり、負荷と直列に入れて制御素子を守ったりします。

モーターの制御は、モロにこのコイルの制御になりますので、こういう危険な使い方をしなければなりません。
ＤＣとの事ですので、今述べた二つの保護ダイオードは必須でしょう。
普通は電源整流用の物を使います。
６Ｖの回路でも、こういう物は１００～２００Ｖの耐圧の物を使います。
制御素子その物の逆耐電圧規格でカバーするのは、非常に危険で、電流が切れるスピードが速いほど高いキック電圧が発生するので、逆並列ダイオオードなどで吸収してしまわないと、大抵の素子は破損します。

ただ、ここまでのやり取りで見る限り、モーター制御には基本的な知識が不足してる感じを受けます。
ここまで書いた事が理解できない場合、もう少し勉強してからじゃないと危ないと思いますよ。

モータを１ＫＨｚでオンーオフなんてする訳ないので、パルスモータでしょうか。
＃それゆえ、まさかモーター制御とは思いませんでした。

その場合は、制御基盤なりボックスなりがあると思うけど・・・？

補足

myeyesonly様、有難うございます。

モータをＰＷＭ制御しようとしています。
これが大事な情報だと気づきませんでした、申し訳ありませんでした。
正確にはＤＣブラシモータです。
ＤＩＯボードで制御したいので、リレーを使うことにしました。

myeyesonly様に教えて頂いたダイオードで保護する回路を作成したいと
思います。
今の知識で回路図を書きました。以下ＵＲＬ参照願います。
http://photos.yahoo.co.jp/ph/kensho0707/vwp?.dir=/5305&.dnm=a4b4.jpg&.src=ph&.view=t

回路図の(1)～(6)はリレーでスイッチのＯＮ/ＯＦＦを行います。
モータを正転させるときは
(1)(5)：常時ＯＮ
(4)：ＯＮ/ＯＦＦ切替を1kHzで行う

モータを逆転させるときは
(2)(6)：常時ＯＮ
(3)：ＯＮ/ＯＦＦ切替を1kHzで行う

という感じで操作しようと考えています。

また、負荷と直列でダイオードも入れた方がいいのでしょうか？
その場合は、(1)とモータの間に順方向、(2)とモータの間に順方向に
ダイオードを入れればよいのでしょうか？

ネットで調べて分かった事は保護の目的に使うダイオードを
フライホイールダイオードと呼ぶそうです。
以下の条件でフライホイールダイオードを探そうと思います。
・１００～２００Ｖ耐圧
・ショットキバリア　か　ファストリカバリ（逆回復時間が小さい程いい）
・１～２Ａ（電流はモータ定格の半分ぐらいでいいらしい）

モータ制御に必要な知識が欠けていると思いますが、
諦める訳にはいかない状況です・・。

宜しければ、ご指摘お願い致します。

回答No.5

tance

ON/OFFに関する情報は今までの回答のとおりですが、5Aを1kHzでON/OFF
するということは負荷によっては相当大変ですよ。

配線なども含めてインダクタンス分はないでしょうか。ある場合は
msecオーダーの短い時間で必要な電流までビルドアップするかどうか、
とか
OFFのときの逆起電力は大丈夫か、
とか
短い時間でOFF電流は０にまで収まるか、
などの検討が必要です。

同様に負荷に容量成分がどのくらいあるのかも検討してください。

補足

tance様、有難う御座います。

教えていただいた内容はどれも重要に感じるのですが、
それぞれの意味が理解できないでいます・・。

インダクタンス分というのは、誘導起電力のことでしょうか？
あるかもしれません。電流計と電圧計で測れますか？

OFFのときの逆起電力は、何がどうであれば大丈夫なのでしょうか？
短い時間でOFF電流が０になるかは、何の情報を基に検討するのでしょうか？
負荷の容量成分とは何でしょうか？

負荷電流を５Aとしていますが、
無負荷状態でDCモータを回転させている時は１．９A
停止状態から回転させる瞬間に５A
DCモータの回転中に、無理やり回転を止めると１５A
流れました。
この場合は、負荷電流２A、サージ電流１５Aのリレーを使うのでしょうか？

ご指摘いただけると幸いです。

回答No.4

myeyesonly

こんにちは。
面白い事を発見しました。
「ＭｏｓＦｅｔ 」と書かれると一体何の事か判らないですね。(笑)
「ＭＯＳ－ＦＥＴ」と書きます。
「メタル・オキサイド・セミコンダクター　－　フィールド・エフェクト・トランジスタ」の略なので、全部大文字です。

さて、ＳＳＲの種類ですが、先に述べたように漏れ電流というのが必ずあります。
メカニカルリレーは接点が開けば電気は流れないので、この電流は非常に微々たる物で問題になる事はまずないのですが、トランジスタの場合はかなり問題が出てきます。
例えば遮断したい電流が１ｍＡなのに、漏れ電流が５ｍＡあったらもうお話になりません。
＃この位の数字のものは電力用ではよくあります。

従って、ＳＳＲ使用時のポイントは、回路の遮断時に許容される漏れ電流になります。
ＭＯＳ－ＦＥＴはこの値が非常に低く、今述べたように１ｍＡが許容されないような場合は殆どＭＯＳ－ＦＥＴが使われます。

完全に遮断してしまいたいスイッチのような場合は、ＭＯＳ－ＦＥＴ以外の選択肢は失敗の元です。
逆に、１ｍＡ程度漏れてもそれでは回路が動作しないので、全然問題ない場合は、周波数特性の良いＳＳＲの方がスイッチオンにかかる時間が短い場合があり、その場合は素子の発熱が減ったりするメリットがあります。

まあ、おっしゃる環境では、許容漏れ電流でどちらを決めても問題になる事はまずないと思われます。

回答No.3

myeyesonly

お呼びですか。
１ＫＨｚとの事ですが、メカニカルリレーだと、スイッチの接点の開閉時間が０．００１秒という事になります。
接点をの金属片がこの時間で動かな行きゃいけないですので、まず無理でしょうね。

この位の周波数はオーディオと言われる範囲です。
いわゆる「低周波」になります。
なので、１０ｐＦという容量が問題になるような領域ではありませんので、１０ｐＦの入力容量は全くと言っていい程影響しません。

大抵のＳＳＲは十分な性能を持つと思います。

補足

myeyesonly様、度々有難う御座います！

メカニカルリレーではスイッチ開閉時間が遅くなる理由も含めて、
よく分かりました。

ネットで調べて分かった事は、半導体リレーには、
１．交流開閉用ソリッドステートリレー（ＳＳＲ）
２．ＭｏｓＦｅｔ リレー
の２種類がある。
ということで、この２種類の違いが良く分からないのですが、
どちらが適しているでしょうか？

使用したい環境は
ライン電圧：６V
負荷電流：５A
制御電圧：５V
制御電流：４０ｍA以下
サージ電流１サイクル：１５A
スイッチ周波数：１ｋHz
です。

回答No.2

myeyesonly

あ、容量の意味を取り違えました。
電流容量だと思っちゃいました。m(__)m
それは静電容量の事で、高周波関係を使う時に問題になります。
具体的には、すごいスピードでスイッチを切ったり入れたりするような場合で、メカニカルリレーでは不可能なのでＳＳＲの話になります。
メカニカルリレーのコイルに当たる電流、つまりスイッチを入れたり切ったりする制御信号を入れる端子の静電容量で、これによって、使えるスピードの上限が決まります。

補足

myeyesonly様、有難う御座います。
とてもよく分かりました。

スイッチのオンオフを１ｋHzで行いたいのですが、
この場合はどれくらいの静電容量があれば良いでしょうか？

１ｋHｚが高周波になるのか分からないのでお伺いしたいのですが、
１ｋHzでオンオフが行えるメカニカルリレーは存在しないでしょうか？

回答No.1

myeyesonly

こんにちは。
まず、リレーには、昔ながらのコイルとスイッチを組み合わせたメカニカルリレーと、トランジスタやＦＥＴなどでスイッチの代わりをして電子回路で制御する、ソリッドステートリレー（ＳＳＲ）があります。

それを念頭に置いて、
１、接点にかかる電圧です。
２、接点を流れる電流です。
３、コイルにかかる電圧です。
　　ＳＳＲでは、制御信号の電圧です。
４、コイルに流れる電流です。
　　ＳＳＲでは、制御回路に必要な電流ですが、かなり少なくなります。
５、電球やモータのようにスイッチがオンになった瞬間、大電流が流れる
　　負荷があります。
　　その場合の瞬間のピークの電流です。
６、８、スイッチがオフの時の抵抗です。
　　メカニカルリレーではまず問題になりませんが、ＳＳＲでは半導体素
　　子を使ってる関係で、電圧と電流が抵抗のように比例しない為、漏れ
　　電流と言って、オフの時に流れてしまう電流で表します。
７、容量は一般に電流を言います。
　　それぞれ、２、４が該当します。

補足

有難うございます。
専門用語の意味が良く理解できました。

最大容量の意味だけよく分からないのですが、カタログには
最大容量　出力/入力　　　10pF
と記載されています。
これは電流を表すアンペアとは違うと思うのですが、何故でしょうか？