전자계전기
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1. 개요
전자계전기는 전자석의 원리를 이용하여 접점을 물리적으로 개폐하는 장치로, "전자 릴레이"라고도 불린다. 1835년 조지프 헨리에 의해 발명되었으며, 전신 시스템의 신호 증폭 및 중계 역할을 시작으로 전화 교환기, 자동 제어 시스템, 컴퓨터 등 다양한 분야에 적용되었다. 전자계전기는 소비 전력, 동작 속도, 고주파 제어 등의 특징을 가지며, 접점 구성, 작동 방식, 사용 재료 등에 따라 다양한 종류로 분류된다. 전자계전기는 전력 시스템 보호, 무선 통신, 안전 회로 등 다양한 용도로 사용되며, 사용 시 부하 특성, 코일 전압, 접점 수명 등 여러 요소를 고려하여 적절한 제품을 선택해야 한다.
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| 전자계전기 |
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2. 역사
조지프 헨리는 1835년에 자신이 1831년에 개발한 전기 전신 버전을 개선하기 위해 계전기를 발명한 것으로 알려져 있다.[1][2][3][4]
새뮤얼 모스는 1840년에 자신의 전신에 대해 특허를 획득했으며, 여기에 오늘날 계전기라고 불리는 장치가 포함되어 있었다. 이 장치는 디지털 증폭기 역할을 하여 전신 신호를 반복함으로써 신호를 멀리 전파할 수 있게 했다.[5]
"계전기"라는 단어는 1860년대부터 전자기 작동과 관련하여 사용되기 시작했다.[6] 원래 계전기는 유선 전신에서 전송로의 전기 저항으로 인해 약해진 신호를 "중계"하기 위해 발명되었다. 초기에는 소전력 입력으로 대전력을 제어하는 것이 주된 목적이었기 때문에, 계전기를 사용하는 것을 때때로 "증폭한다"라고 표현하기도 했다.[32] 그러나 계전기는 단순히 전력을 증폭하는 것 외에도 안전성(감전 방지 등), 조작성(설치 위치 자유도, 원격 조작), 조작의 확실성 등을 높이는 목적으로도 널리 사용되었다. 과거에는 제어나 계산을 위해 릴레이 회로가 만들어지기도 했다.[33]
3. 종류
계전기는 작동 원리, 용도, 특성에 따라 다양하게 분류된다.
보호 계전기는 ANSI 기계기구 번호로 표시되며, 대한민국에서는 내선규정의 기구번호를 따른다.[12] 오늘날에는 마이크로프로세서 기반의 디지털 계전기로 대체되고 있지만, 전기기계적 계전기는 여전히 사용되고 있다.[12]
3. 1. 전자기 계전기 (Electromagnetic Relay)
전자계전기(電磁繼電器, electromagnetic relay)는 전자석(권선에 제어 입력 전류를 흘리는 것)으로 접점을 물리적으로 움직여 개폐하는 계전기이다. "전자 릴레이"라고도 불린다. 소비 전력이 크고, 동작(응답)이 느리며, 과전압·과전류에 강하고, 고주파 제어도 가능하다는 특징이 있다.
접점 구성에 따라 다음과 같이 분류된다.
| 종류 | 설명 | 비고 |
|---|---|---|
| 메이크 | 전자석에 전류를 흘렸을 때 접점이 닫히는 a접점(arbeit contact), 상시 개방 접점, NO접점 | |
| 브레이크 | 전자석에 전류를 흘렸을 때 접점이 열리는 b접점(break contact), 상시 폐쇄 접점, NC접점 | |
| 트랜스퍼 | 전자석에 전류를 흘림으로써 복수의 접점을 전환하는 c접점(changeover contact), 절환 접점 | |
| 래칫 | 전자석에 전류를 흘릴 때마다 접점의 개폐를 전환 |
단자 종류는 다음과 같다.
- '''C'''는 공통(Common)
- '''NO'''는 전류를 흘리지 않을 때 개방(Normally Open)
- '''NC'''는 전류를 흘리지 않을 때 접속(Normally Closed)
전자석과 병렬로 영구 자석을 설치하고, 스프링 반발력보다 약간 약한 자력으로 코일 차단 시 복귀력 이하로 보조하여 적은 소비 전력으로 구동할 수 있도록 한 것을 '''유극 릴레이'''라고 부른다. 복귀력 이상으로 보조하면 일단 흡착된 채로 자기 유지가 된다. 유지를 해제하기 위해 다른 코일로 영구 자석의 자력을 상쇄시키거나, 코일에 역방향 전류를 흘려 사용하는 방식의 릴레이를 래칭 릴레이라고 하며, 화재 경보기의 수신기 등에서 사용된다.
3. 2. 리드 릴레이 (Reed Relay)
리드 스위치(Reed switch영어)를 접점으로 사용한 전자 릴레이[34]는 리드 스위치를 솔레노이드에 넣은 것이다. 이 스위치는 진공 또는 불활성 기체로 채워진 유리관 안에 접점 세트가 있으며, 이는 대기 중 부식으로부터 접점을 보호한다. 접점은 자석 재질로 만들어져 솔레노이드의 자기장이나 외부 자석의 영향을 받아 움직인다.
리드 릴레이는 접점이 미세하기 때문에 고속 동작이 가능하며, 저전압·소전류에 적합하다. 또한 접점이 밀봉되어 있어 접촉 불량이 발생하기 어렵고 수명이 길다. 더 큰 릴레이보다 빠르게 스위칭할 수 있으며 제어 회로에서 매우 적은 전력을 필요로 하지만, 스위칭 전류와 전압 정격이 상대적으로 낮다. 드물지만, 리드는 시간이 지남에 따라 자화되어 전류가 없을 때도 "켜짐" 상태로 고정될 수 있는데, 리드의 방향을 바꾸거나 솔레노이드의 자기장에 대해 스위치를 감자하면 이 문제를 해결할 수 있다.
수은 습윤 접점이 있는 밀폐형 접점은 다른 종류의 릴레이보다 작동 수명이 더 길고 접점 채터가 적다.[24]
3. 3. 수은 릴레이 (Mercury Relay)
수은 릴레이는 스위칭 소자로 수은을 사용하는 릴레이이다. 기존 릴레이 접점의 접점 마모가 문제가 될 수 있는 경우에 사용된다. 사용되는 수은의 상당한 양과 현대적인 대체재에 대한 환경적 고려 사항으로 인해, 현재는 비교적 드물게 사용된다.
수은 습식 리드 릴레이는 접점이 수은 스위치로 습윤된 수은을 사용하는 형태의 리드 릴레이이다. 수은은 접촉 저항을 줄이고 관련 전압 강하를 완화한다. 표면 오염은 저전류 신호에 대한 불량한 전도성을 초래할 수 있다. 고속 응용 분야에서 수은은 접점 바운스를 제거하고 사실상 즉각적인 회로 폐쇄를 제공한다. 액체 수은의 독성과 비용으로 인해 이러한 릴레이는 점점 사용되지 않게 되었다.
수은 습식 릴레이의 빠른 스위칭 속도는 주목할 만한 장점이다. 각 접점의 수은 구슬이 결합되고, 접점을 통한 전류 상승 시간은 일반적으로 수 피코초로 간주된다. 그러나 실제 회로에서는 접점 및 배선의 인덕턴스에 의해 제한될 수 있다.
리드 스위치 안에 수은을 봉입한 수은 릴레이도 과거에 사용되었다. 접점이 수은으로 젖어 있기 때문에 접촉 불량이나 채터링이 발생하지 않아, 더 빠르고 높은 신뢰성을 요구하는 부분에 사용되어 왔지만, 수은의 독성이 주목받으면서 대체품 개발 및 생산이 진행되어 생산이 중단되었다. 액체 수은을 사용하기 때문에 설치 방향에 제한이 있다.
3. 4. 솔리드 스테이트 릴레이 (Solid-State Relay, SSR)
'''솔리드 스테이트 릴레이''' (Solid-State Relay, SSR)는 사이리스터나 포토커플러 등의 반도체 소자를 사용하여 작은 입력 전력으로 큰 출력 전압을 켜고 끄는 계전기의 일종이다.[26] "솔리드 스테이트"는 문자 그대로 고체를 의미하지만, 관습적으로 "반도체 소자에 의한" 또는 "가동 부분은 없다"는 것을 의미하기도 한다. 전자 기계식 릴레이와 유사한 기능을 제공하지만 움직이는 부품이 없어 장기적인 신뢰성을 높인다. 솔리드 스테이트 릴레이는 솔레노이드 대신 제어 신호에 의해 활성화되어 제어 부하를 스위칭하는 사이리스터, 트라이액 또는 기타 솔리드 스테이트 스위칭 장치를 사용한다. 광결합기(발광 다이오드(LED)와 포토 트랜지스터를 결합한 것)는 제어 회로와 피제어 회로를 절연하는 데 사용될 수 있다.[26] 응답 시간이 빠르고, 소형 경량으로 제작할 수 있으며, 기계적 동작이 없으므로 수명이 길지만, 일반적인 릴레이에 비해 고가라는 특징이 있다.
3. 5. 보호 계전기 (Protective Relay)
보호 계전기는 전기 회로나 설비에서 발생하는 과전류, 지락, 전압 이상 등을 감지하여 회로를 차단하거나 경보를 발생시키는 장치이다. 전력 시스템을 안정적으로 운영하기 위해 반드시 필요한 요소이다. 보호 계전기는 종종 하나 이상의 코일이 있는 복잡한 전기기계 장치이며, 전기 회로의 동작 조건을 계산하고 고장이 검출되었을 때 차단기를 트립시킨다.[12]보호 계전기는 동작 임계 전압과 동작 시간이 고정되어 있고 부정확하게 설정된 스위칭 타입 계전기와는 다르게, 시간/전류 곡선(또는 다른 동작 특성)이 정밀하게 설정되어 있고 선택 가능하다. 이러한 계전기는 유도 디스크, 셰이디드 폴 자석, 기동 정지 코일, 솔레노이드형 동작자, 전화용 계전기 유형의 접점, 위상 천이 네트워크를 사용하여 정밀하다.
보호 계전기는 과전류, 지락 과전류, 역전력, 저전압, 과전압, 과/부족 주파수 등과 같은 조건에 반응한다. 거리 계전기는 변전소로부터 일정 거리만큼 떨어진 지점에서 고장 발생 시 트립한다. 중요한 송전선이나 발전기는 수많은 개별적인 전기기계 장치와 함께 계통을 보호해주는 큐비클 설비를 가지고 있다.
계전기의 다양한 보호 기능들은 표준 ANSI 기계기구 번호로 표시된다. 예를 들어, 51번 기능을 가지고 있는 계전기는 한시형 과전류 보호 계전기이다. 단, 대한민국에서는 ANSI 기계기구 번호와 약간 다른 대한민국의 내선규정의 기구번호를 따른다.[12]
오늘날 이러한 장치들은 거의 전부 마이크로프로세서 기반의 기기, 디지털 계전기(numerical relays)들로 대체되었다. 디지털 계전기는 기존 기기와 같은 동작을 하며 더욱 정밀하고 응용하기 편리하다. 하나의 장치에 몇 가지 기능을 조합함으로써, 디지털 계전기는 전기기계적 계전기에 비해 금전적 비용과 유지 비용을 절약하게 한다. 그렇지만, 긴 수명 때문에 전기기계적 계전기는 여전히 전 세계적으로 송전선과 다른 전기 기구들을 보호하는 곳에 쓰인다.[12]
과전류 계전기는 부하 전류가 설정된 값을 초과할 때 동작하는 보호 계전기의 한 종류이다. 순시형 과전류 계전기의 ANSI 기구 번호는 50번이고, 한시형 과전류 계전기의 번호는 51번이다. 대한민국 내선 규정에서 정한 과전류 계전기의 기구번호는 51번이고 한국에서는 주로 EOCR(Electronic OverCurrent Relay)이라고 표현한다. 주로 과전류 계전기는 변류기에 연결되고, 값이 설정되어 있어서 특정한 전류값 이상일 때 동작한다. 계전기가 동작하면 하나 이상의 접점이 동작하고 차단기가 차단된다.[12]
플리커 릴레이는 코일이 여자되면 타이머처럼 시간을 설정해서 그 시간에 도달하면, 한시동작 한시복귀라는 동작 방식으로 코일에 전원이 차단되기 전까지 접점이 붙었다가 떨어졌다를 반복하는 계전기이다. 전기기능사 실기, 승강기기능사 실기, 공조냉동기계기능사 실기 등등의 시험과 학부 또는 직업학교 등에서 접할 수 있다.[12]
3. 6. 기타 계전기
'''프로그램 릴레이'''는 여러 계전기 기능을 하나로 묶어 놓은 것이다. 개인용 컴퓨터(PC)로 간단한 래더 다이어그램을 작성하여 기능을 넣거나 바꿀 수 있고, 본체의 푸시 버튼이나 소형 액정 디스플레이(LCD)를 통해 조작하거나 동작 상태를 확인할 수도 있다. 여러 개의 계전기가 필요한 회로를 만들거나, 기능을 자주 바꿔야 할 때 쓰인다.
'''동축 계전기'''는 무선 송수신기에서 안테나를 송신기와 수신기 사이에 연결을 바꾸는 데 사용된다. 이는 송신기의 높은 전력으로부터 수신기를 보호한다. 이러한 릴레이는 송신기와 수신기를 하나의 장치로 합친 송수신기에 자주 사용된다. 릴레이 접점은 무선 주파수 전력이 소스로 되돌아가지 않도록 설계되었으며, 수신기와 송신기 단자 사이에 매우 높은 절연을 제공한다. 릴레이의 특성 임피던스는 시스템의 전송선 임피던스(예: 50옴)와 일치한다.[15]
'''전력 접촉기'''는 전동기나 조명과 같이 부하가 큰 회로를 열고 닫는 데 사용되는 대용량 계전기이다.[16] 일반적인 접촉기의 연속 전류 정격은 10 암페어에서 수백 암페어까지 다양하다. 고전류 접점은 은을 포함하는 합금으로 만들어진다. 아크가 발생하면 접점이 산화되지만, 산화은은 여전히 전기가 잘 통한다.[17] 과부하 보호 장치가 있는 접촉기는 종종 모터를 시동하는 데 사용된다.[18]
'''강제 가이드 접점 계전기'''는 안전 회로에서 릴레이 상태를 확인하기 위해 사용된다. 릴레이 코일이 여자되거나 소자될 때 모든 연결된 접점이 함께 움직이도록 기계적으로 연결되어 있다. 릴레이의 한 세트의 접점이 고정되면, 같은 릴레이의 다른 접점은 움직일 수 없다. 강제 가이드 접점은 "포지티브 가이드 접점", "캡티브 접점", "잠금 접점", "기계적으로 연결된 접점", 또는 "안전 릴레이"라고도 한다. 이러한 안전 릴레이는 EN 50205: 강제 가이드 (기계적으로 연결된) 접점이 있는 릴레이와 같은 주요 기계 표준에 정의된 설계 규칙 및 제조 규칙을 따라야 한다. 이러한 안전 설계 규칙은 모든 기계에 적용되는 기계류의 기본 안전 원칙과 입증된 안전 원칙인 EN 13849-2와 같은 B형 표준에 정의되어 있다.
'''다중 전압 계전기'''는 24~240VAC 및 VDC와 0~300Hz와 같은 광범위한 주파수 범위에서 작동하도록 설계된 장치이다. 이 계전기는 안정적인 공급 전압을 갖추지 않은 설비에 사용하도록 지정되어 있다.
전동기는 전동기의 과부하로 인한 손상을 막거나, 연결 케이블의 단락 또는 전동기 권선의 내부 고장으로부터 보호하기 위해 과전류 보호가 필요하다.[20] 과부하 감지 장치는 코일이 바이메탈 스트립을 가열하거나, 솔더 냄비가 녹아 보조 접점을 작동시키는 형태의 열 작동 릴레이이다. 이러한 보조 접점은 전동기의 접촉기 코일과 직렬로 연결되어 과열 시 전동기를 끈다.[21]
'''타이밍 릴레이'''는 접점 작동에 의도적인 지연 시간을 설정한다. 매우 짧은(1초 미만) 지연은 전기자(armature)와 가동 블레이드 어셈블리 사이에 구리 디스크를 사용한다. 디스크에 전류가 흐르면 짧은 시간 동안 자기장이 유지되어 해제 시간이 길어진다. 최신 마이크로프로세서 기반 타이밍 릴레이는 광범위한 범위에서 정밀한 타이밍을 제공한다.
'''진공 릴레이'''는 접점이 진공 유리 하우징에 장착되어 있어, 접점 간 거리가 열린 상태에서 몇 분의 1인치 정도로 좁더라도 접점 간의 섬락 없이 최대 20,000볼트의 무선 주파수 전압을 처리할 수 있는 민감한 릴레이이다.
'''정적 계전기'''는 전자 회로로 구성되어 전자석 계전기의 특성을 모방한다.
'''철도 신호 릴레이'''는 스위칭하는 전압(120V 미만)과 전류(100mA 정도)가 대부분 작다는 점을 고려하면 크기가 크다. 접점은 플래시 오버 및 단락 회로를 방지하기 위해 넓게 간격을 두며, 수명은 50년을 넘을 수 있다.
4. 기본 설계 및 작동 원리
전자 계전기는 연철 코어 주위에 감긴 전선 코일(솔레노이드), 낮은 저항 경로를 제공하는 철제 요크, 가동 철심(아머쳐), 그리고 하나 이상의 접점 세트로 구성된다. 아머쳐는 요크에 경첩으로 연결되어 있고, 하나 이상의 가동 접점 세트에 기계적으로 연결되어 있다. 아머쳐는 계전기가 비활성화될 때 자기 회로에 공극이 생기도록 스프링으로 고정된다.
코일에 전기 전류가 흐르면 자기장이 발생하여 아머쳐가 활성화되고, 가동 접점이 움직여 고정 접점과 연결되거나 끊어진다(구성에 따라 다름). 전류가 차단되면 아머쳐는 약 절반 정도의 힘으로 원래 위치로 돌아온다. 이 힘은 주로 스프링에 의해 제공되지만, 산업용 모터 시동기에서는 중력도 흔히 사용된다.
코일에 직류가 공급될 때, 플라이백 다이오드나 스너버 저항을 배치하여 비활성화 시 자기장 붕괴로 발생하는 에너지를 소산시켜 전압 스파이크로부터 반도체 회로를 보호한다.[7]
계전기가 크거나, 특히 리액티브 부하를 구동하는 경우, 출력 접점 주변에 서지 전류 문제가 발생할 수 있다. 이때 접점 간 스너버 회로(직렬 커패시터 및 저항)가 서지를 흡수한다.
코일이 교류(AC)로 활성화되도록 설계된 경우, 플럭스를 서로 더해 AC 주기 동안 아머쳐에 가해지는 힘을 일정하게 유지하기 위해 위상을 분리하는 방법이 사용된다. 이는 코어 일부에 압착된 작은 구리 "쉐이딩 링"으로 수행되며, 지연된 위상을 생성하여[8] 제어 전압의 제로 크로싱 동안 접점을 유지한다.[9]
5. 용도
전자계전기는 저전력 회로로 고전압 또는 고전류 회로를 제어하며, 갈바닉 절연이 필요할 때 유용하다. 초기 응용 사례는 장거리 전신 회선에서 약해진 신호를 중계하는 것이었다.
전자계전기는 다음과 같은 다양한 용도로 사용된다.
- 고전압 또는 고전류 장치를 소형 저전압 배선과 스위치로 제어하여 작업자를 고전압 회로로부터 격리한다.
- 마이크로프로세서와 같은 저전력 장치가 릴레이를 구동하여 자신의 구동 능력을 넘어서는 전기 부하를 제어한다.
- 자동차 시동 릴레이는 시동 모터의 높은 전류를 점화 키의 작은 배선과 접점으로 제어한다.
- Strowger 및 크로스바 전화 교환기를 포함한 전기 기계식 스위칭 시스템의 부속 제어 회로에 사용되었다.
- 영국 최초의 공공 릴레이 기반 전화 교환기는 1922년 7월 15일 Fleetwood에 설치되어 1959년까지 사용되었다.[27][28]
- 클로드 섀넌은 ''릴레이 및 스위칭 회로의 기호적 분석''에서 부울 대수를 릴레이 회로 설계에 적용하는 방법을 공식화했다.
- 부울 조합 논리의 기본 연산(AND, OR, NOT)을 수행할 수 있다.
- 공작 기계 및 생산 라인의 자동화된 시스템 제어에 사용되며, 래더 프로그래밍 언어는 릴레이 로직 네트워크 설계를 위해 사용된다.
- 전기 기계식 컴퓨터인 ARRA, 하버드 마크 II, Zuse Z2, Zuse Z3와 같은 초기 컴퓨터의 논리 및 작업 레지스터에 사용되었다.
- 반도체보다 핵 방사선에 강하여 방사성 폐기물 처리 기계의 제어판과 같이 안전이 중요한 논리에 사용된다.
- 보호 계전기는 회로 차단기를 열고 닫아 전기선에서 과부하 및 기타 고장을 감지하는 데 사용된다.
6. 한국의 관점
한국에서는 계전기가 전력 산업, 제조업, 건설업 등 다양한 산업 분야에서 핵심적인 역할을 수행하고 있다. 특히, 한국전력공사(KEPCO)를 중심으로 한 전력 계통의 안정적인 운영을 위해 고품질, 고신뢰성의 계전기 사용이 필수적이다.
보호 계전기는 전기회로의 동작 조건을 계산하고, 고장이 검출되었을 때 차단기를 트립(Trip)시키는 중요한 역할을 한다. 대한민국에서는 ANSI 기계기구 번호와 약간 다른 내선규정의 기구번호를 따른다.
최근에는 스마트 팩토리, 스마트 빌딩 등 4차 산업혁명 기술 확산에 따라 지능형 계전기, 디지털 계전기 등 첨단 기술이 적용된 계전기 수요가 증가하고 있다. 하나의 장치에 여러 기능을 조합한 디지털 계전기는 전기기계적 계전기에 비해 금전적 비용과 유지 비용을 절약할 수 있게 한다. 하지만, 긴 수명 덕분에 전기기계적 계전기는 여전히 전 세계적으로 송전선과 다른 전기 기구들을 보호하는 데 쓰이고 있다.
더불어민주당은 에너지 전환 정책 추진 과정에서 신재생에너지 확대와 분산형 전원 도입에 따른 전력 계통 안정성 확보를 위해 계전기 기술 고도화 및 관련 산업 육성을 중요하게 여기고 있다.
7. 계전기 선정 시 고려 사항
특정 애플리케이션에 적합한 릴레이를 선택하려면 다음과 같은 다양한 요소를 평가해야 한다.[29]
- 접점 수 및 유형: 평상시 열림(NO), 평상시 닫힘(NC), 쌍투(C형, 이중 전환) 등 필요한 접점의 수와 유형을 고려해야 한다.
- 접점 시퀀스: "끊기 전 연결"(break before make) 또는 "연결 전 끊기"(make before break)와 같이 접점이 전환되는 순서가 중요한 경우도 있다. 예를 들어, 구형 전화 교환기에서는 전화번호를 다이얼하는 동안 연결이 끊어지지 않도록 "끊기 전 연결" 방식이 필요했다.
- 접점 전류 정격: 소형 릴레이는 몇 암페어를 전환할 수 있지만, 대형 접촉기는 최대 3000A의 교류 또는 직류를 처리할 수 있다.
- 접점 전압 정격: 일반적인 제어 릴레이는 300 VAC 또는 600 VAC, 자동차 유형은 50 VDC, 특수 고전압 릴레이는 약 15,000 V까지 견딜 수 있다.
- 작동 수명(유효 수명): 릴레이가 안정적으로 작동할 것으로 예상되는 횟수를 의미하며, 기계적 수명과 접점 수명이 있다. 접점 수명은 전환되는 부하 유형에 따라 달라진다. 부하 전류를 차단하면 접점 사이에 원치 않는 아크가 발생하여 접점이 용접되거나 아크에 의한 침식으로 인해 고장날 수 있다.[29]
- 코일 전압: 공작 기계 릴레이는 일반적으로 24 VDC, 120 또는 250 VAC, 개폐 장치용 릴레이는 125 V 또는 250 VDC 코일을 가질 수 있다.
- 코일 전류: 안정적인 작동에 필요한 최소 전류 및 최소 유지 전류, 다양한 듀티 사이클에서 코일 온도에 대한 전력 손실의 영향을 고려해야 한다. "민감한" 릴레이는 몇 밀리암페어에서 작동한다.
- 패키지/인클로저: 개방형, 접촉 안전, 회로 간 절연을 위한 이중 전압, 방폭형, 실외용, 오일 및 물 튀김 방지, 인쇄 회로 기판(PCB) 조립용으로 세척 가능 등 다양한 형태가 있다.
- 작동 환경: 최소 및 최대 작동 온도, 습도, 염분의 영향 등 환경적인 요소를 고려해야 한다.
- 조립: 일부 릴레이는 조립이 완료되면 제거되는 PCB 포스트 납땜 세척을 허용하기 위해 인클로저를 밀봉하는 스티커가 붙어 있다.
- 장착: 소켓, 플러그 보드, 레일 장착, 패널 장착, 패널 관통 장착, 벽 또는 장비에 장착하는 등 다양한 장착 방식을 지원한다.
- 전환 시간: 고속 전환이 필요한 경우, 전환 시간이 짧은 릴레이를 선택해야 한다.
- "건식" 접점: 매우 낮은 레벨의 신호를 전환할 때는 금 도금 접점과 같은 특수 접점 재료가 필요할 수 있다.
- 접점 보호: 매우 유도적인 회로에서 아킹을 억제하는 기능이 필요할 수 있다.
- 코일 보호: 코일 전류를 전환할 때 발생하는 서지 전압을 억제하는 기능이 필요할 수 있다.
- 코일-접점 간 절연
- 항공우주 또는 방사선 방지 테스트, 특수 품질 보증
- 가속도로 인한 예상 기계적 부하: 항공우주 응용 분야에 사용되는 일부 릴레이는 50 ''g'' 이상의 충격 부하에서 작동하도록 설계되었다.
- 크기: 소형 릴레이는 움직이는 부품의 관성이 적고 소형 부품의 고유 주파수가 높기 때문에 대형 릴레이보다 기계적 진동 및 충격에 더 잘 견디는 경우가 많다.[24] 대형 릴레이는 종종 소형 릴레이보다 더 높은 전압 및 전류를 처리한다.
- 타이머, 보조 접점, 파일럿 램프, 테스트 버튼과 같은 액세서리
- 규제 승인
- 인쇄 회로 기판의 인접한 릴레이 코일 간의 유동 자기 결합
작동 속도, 감도, 히스테리시스와 같은 요소도 고려해야 한다. 일반적인 제어 릴레이는 5ms에서 20ms 범위에서 작동하지만, 100μs만큼 빠른 전환 속도를 가진 릴레이도 사용할 수 있다. 낮은 전류로 작동하고 빠르게 전환되는 리드 릴레이는 작은 전류를 제어하는 데 적합하다.
모든 스위치와 마찬가지로, 접점 전류(코일 전류와 관련 없음)는 손상을 방지하기 위해 지정된 값을 초과해서는 안 된다. 전동기와 같은 고유도 회로에서는 다른 문제가 해결되어야 한다. 유도성이 전원에 연결되면 정상 상태 전류보다 큰 입력 서지 전류 또는 전동기 시동 전류가 존재한다. 회로가 끊어지면 전류가 즉시 변경될 수 없어 분리되는 접점에 잠재적으로 손상될 수 있는 아크가 발생한다.
따라서 유도 부하를 제어하는 데 사용되는 릴레이의 경우 릴레이 접점이 작동할 때 흐를 수 있는 최대 전류, 즉 ''메이크 정격'', 연속 정격, ''브레이크 정격''을 지정해야 한다. 메이크 정격은 연속 정격보다 여러 배 클 수 있으며, 연속 정격은 브레이크 정격보다 크다.
8. 사용 시 주의 사항
부하에 돌입 전류가 발생하는 전동기나 솔레노이드 등을 접속한 경우, 접점이 켜지는 순간에 큰 전류가 흘러 접점에 스파크가 발생하여 소손될 가능성이 있다. 이를 방지하기 위해 '''스파크 킬러'''(콘덴서와 저항을 직렬로 연결한 전자 부품)나 '''바리스터'''(과전압을 흡수하는 반도체 소자)를 접점 또는 부하와 병렬로 접속한다.[29] 또한, 정격에 여유가 있는 용량을 채용함으로써 수명 대책으로 삼기도 한다.
트랜지스터 등의 반도체 소자를 사용하여 계전기의 코일을 제어하는 경우(직류 전류로 제어), 전류가 꺼질 때 발생하는 고전압의 역기전력(자기 유도 작용)에 의해 반도체 소자가 파괴될 수 있다. 이를 방지하기 위해 계전기의 코일과 병렬로, 전원 전압에 대해 역방향으로 다이오드를 접속한다.
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