자기 유지

릴레이는 버튼을 자동으로 누르기 위해 만들어졌습니다.

전류가 흐르는 곳을 직접 손으로 만져야 되는 위험을 피하고, 자동으로 스위치를 제어하기 위해 릴레이가 있습니다.

자기유지의 원리는 패러데이의 전자기유도법칙이 적용되고, 자기유지의 원리로 버튼에서 손을 떼어도 전원이 꺼지지 않고 유지가 됩니다.

릴레이의 구조

먼저 릴레이의 모양은 아래와 같습니다. 제품에 따라 여러 모양이 있지만 대부분 아래 사진처럼 플라스틱 안에 전자석 구조물이 들어있고 아래쪽으로 금속핀이 나와있는 형태입니다.

아래는 옴론 MY시리즈 릴레이 메뉴얼

MY시리즈 릴레이.pdf

오른쪽의 릴레이 소켓은 릴레이를 꼿을수 있게 만들어져 있습니다. 릴레이 제조사에서 소켓도 같이 제작을 하고 있습니다. 릴레이와 소켓은 한 세트로 있어야 되겠죠.

코일: 전류가 흐르면 자기장을 발생시키는 부분입니다. 코일에 전원이 인가되면 접점을 당겨서 스위치를 작동시킵니다.
접점: 스위치 역할을 하는 부분입니다. 접점은 일반적으로 NO (Normally Open)와 NC (Normally Close)로 구분됩니다. NO 접점은 코일에 전원이 인가되지 않았을 때 열려 있는 상태로, 회로가 끊어져 있습니다. NC 접점은 코일에 전원이 인가되지 않았을 때 닫혀 있는 상태로, 회로가 연결되어 있습니다.
스프링: 접점을 원래 위치로 돌려주는 역할을 하는 부분입니다. 코일에 전원이 인가되면 스프링의 힘이 극복되어 접점이 움직입니다. 코일에 전원이 차단되면 스프링의 힘이 작용하여 접점을 원래 위치로 복귀시킵니다.

릴레이는 전기 신호를 코일에 인가해서 전자석을 만들고 그 자석에 철을 붙혀다 떼었다 하는 원리로(MC 코일도 같은 원리) 접점을 만들게 됩니다. 사람이 물리적으로 동작하는 것이 아니라 코일에 전압이 들어가면 동작하는 겁니다.

하단에 돌출된 금속핀을 보면 번호가 붙어있습니다. 그런 것을 핀맵이라고 합니다. 핀 맵을 보면 13, 14번이 코일입니다. 제품에 따라 극성이 표시되어 있기도 합니다.

나머지 1번부터 12번까지는 접점입니다. 호환되는 소켓의 핀홀에도 같은 번호가 붙어있고 나사볼트, 즉 전선이 접속되는 볼트 부분에도 번호가 있습니다.

릴레이의 플라스틱 안을 보게 되면 전자석이 되는 코일부분이 있고 자석이 되는 앞쪽에 철판이 위치해 있습니다. 그리고 그 철판은 스프링으로 인하여 평상시에는 전자석 부분과 떨어져 있게 됩니다.

위의 핀맵에서 13번과 14번은 코일의 양 끝단에 연결되어 있습니다. 접점 부분의 핀맵에서 한 줄로 이어져 있는 부분, 즉 1번 5번 9번은 하나의 '포트'라고 부릅니다.

이 릴레이는 4개의 포트가 있는 것입니다. 동작시 4개의 포트가 동시에 동작합니다.

평상시에는 9번과 1번이 연결되어있습니다. 스프링에 의해서 접촉이 되어 있는 것이죠. 이와 같이 평상시에 연결이 되어 있는 접점을 B접점이라고 합니다.

코일에 전압이 들어오면 전자석이 되고 전자석 앞에 있던 철판은 붙게 되겠죠. 그렇게 되면 9번과 5번이 붙게 되는데 이처럼 전압이 들어올 때 연결이 되는 접점을 A접점이라고 합니다.

여기서 9번, 10번, 11번, 12번 핀은 A접점과 B접점에 공통으로 연결되어 있다고 해서 공통이라는 뜻의 커먼(COMMON)이라고 하고 C로 표기합니다.

하나의 C와 A접점, B접점이 있는 것을 C-FORM이라고 합니다. 이것을 C접점이라고도 하는데 위의 릴레이는 4개의 C접점이 있다고 표현할 수 있습니다.

전원을 투입하여 전자석을 만드는 것을 '여자勵磁'라고 하고 전원을 차단하여 자력을 없애는 것을 '소자'라고 합니다. 자기 유지란 스스로 여자상태를 유지하는 것을 말합니다.

S1 버튼을 누르면 릴레이 R의 코일에 전원이 인가되어 여자 되고 R의 A접점이 연결되어 R코일과 램프 LP에 전원이 공급되어 램프가 점등됩니다.

S1를 이제 누르고 있지 않아도 릴레이 R의 코일에는 자기 자신의 접점에 의해 전원이 공급되는 상태가 됩니다. 이 상태를 자기 유지라고 합니다.

여기서 S2 버튼을 누르면 릴레이 R의 코일에 전원이 차단되어 소자 되고 R의 A접점도 떨어지면서 S2 버튼에서 손을 떼어도 전원 공급이 차단된 상태가 됩니다.

이런 원리를 이용해 대전류의 차단을 사람이 손대지 않고 할 수 있습니다. 전자석을 만들기 위한 코일을 부분은 굉장히 작은 전류만 있으면 작동시킬 수 있고 접점 부분은 큰 전류를 통과시킬 수 있으니까요.

여기까지 자기 유지의 개념과 릴레이의 구조와 원리에 대해 알아보았습니다. MC의 구조와 원리도 릴레이와 같습니다. 단지 허용전류의가 크고 접점을 많이 쓸수 있다는 것이 다를 뿐이죠.