誰に尋ねるかによって異なりますが、 ソリッド ステート リレー は優れた 電力スイッチング ソリューションですが、 電気機械式リレー が当然の選択であると主張する人もいます。誰が正しいのか、そしてその理由は何か?これらの質問に答えるために、電気機械式リレーとソリッドステートリレーの違いと動作方法を調べ、さまざまなレベルでの性能仕様を比較してみましょう。
リレーとは何ですか?
リレー は、スイッチを手動で開閉せずに電力を割り当てるために使用できる電力スイッチング ソリューションです。電源のオン/オフを切り替えるには、リレーに小さな電気信号だけが必要です。この信号は、はるかに大きな電気信号の比喩的な「ゲートキーパー」です。高電力信号を低電力で制御できる能力こそが、エレクトロニクスの歴史を通じてリレーが非常に重要な役割を果たしてきた理由です。
電気機械式リレーとソリッドステートリレーの違いは何ですか?
電気機械リレー (EMR)
電気機械リレーは、物理的な可動部品を使用して、リレーの出力コンポーネント内の接点を接続します。この接点の動きは、低電力入力信号からの電磁力を使用して生成され、高電力信号を含む回路の完成を可能にします。電気機械式リレー内の物理コンポーネントは、通常「カチッ」という音を発します。これは、状況によっては実際に役立つこともありますが、内部アーク放電を引き起こす可能性があり、動作に比較的長い時間がかかります。
ソリッドステートリレー (SSR)
ソリッドステートリレーは、まさに半導体業界の代表的製品と言えるでしょう。SSRは、低電力の電気信号を使用して光半導体信号を生成します。通常はオクトカプラを使用して、出力信号を送信し、電力を供給します。アクティブ化されると、入力光信号は「スイッチ」として機能し、高電圧信号がSSRの出力コンポーネントを通過できるようになります。これを行う方法はいくつかありますが、それらすべてに共通するのは可動部品がないため、ソリッドステートになるということです。
図1 – 一般的なEMR (電気機械リレー) と、その可動部分を示すEMRブロック図。
図2 – パネルマウントソリッドステートリレー – クライダム オプトトランジスタのメカニズムを示す図。図はWikipediaより引用。
どちらの技術も、暖房、照明、モーション制御などのアプリケーションに使用できます。しかし、ソリッドステートリレーは電気機械式リレーよりも優れている。 ほとんど 比較カテゴリ。電気機械式リレーは、単純な機械設計アプローチを使用する比較的古い技術ですが、ソリッド ステート リレーははるかに新しく、高度であり、そしてもちろん、より複雑です。複雑なものが、同じタスクを実行する同等のよりシンプルな製品よりも必ずしも優れているわけではないと主張する人もいるでしょう。ただし、パフォーマンスに関しては、より複雑なSSRの方が優れている可能性があります。
ソリッドステートリレーと電気機械式リレーの違いは何ですか?
ソリッドステートリレーは、電気機械式リレーと比較すると、かなり高額で、おそらく威圧的な初期費用がかかります。ただし、EMRではなくSSRを統合すると、特定のアプリケーションに応じて全体的なコストが同等かそれよりも低くなる可能性があります。これについては、後ほど説明します。さらに、SSRはいくつかの領域でEMRよりも優れていることがよくあります。2つを比較してみましょう:
ご覧のとおり、SSRはEMRと比較すると、パフォーマンスと提供される機能の面で一般的により動的です。ただし、EMRが有利になることが多い領域が1つあります。 熱管理です。SSRは、利用している物理的性質上、電気機械式リレーよりも桁違いに大きい電力消費を起こすことがあります。これは通常、コンポーネント設計者がヒートシンクとファンを設計に組み込む必要があることを意味し、SSRを使用することで発生する全体的な初期コストが増加します。
ただし、初期費用のみに基づいてSSRを却下する前に、総所有コストと、「コスト」の本当の意味を決定する個人についてさらに詳しく説明しましょう。
コストの比較: 長期的に見てソリッドステートリレーが依然として価値がある理由
エンジニアはパフォーマンスを重視する傾向があり、パフォーマンスが向上すると通常はコストが高くなります。一方、サプライ チェーン マネージャーは、調達コストと呼ばれる部品の初期価格と納期にもっと関心を持っています。ビジネスおよびマーケティング マネージャーは、寿命や、ダウンタイム、移動時間、交換および修理時間、人件費などの関連するメンテナンス コストを含む保証コストに注目します。これらすべてのコストのうち、部品の初期価格のみが前述の「1回限りの初期コスト」に相当します。
したがって、電気機械式リレーの初期価格が低いからといって、後から発生するその他の隠れたコストをすべて合計すると「コストが低い」ということにはなりません。今日のビジネスでは、管理者が「より速く、より良く、より安く」というソリューションを要求することが非常に多くなっていますが、これらはしばしば競合する優先事項であり、安価であることは必ずしもより速く、より良くなることを意味するわけではありません。ただし、Crydomソリッド ステート リレーとコンタクタを使用すると、総所有コストを考慮すると、確かに高速化、高品質化、低コスト化を実現できます。同社のソリッド ステート リレーは、アプリケーションの寿命を延ばす信頼性の高いソリューションであるため、設置後は保守、修理、交換について心配する必要はほとんどありません。
ソリッドステートリレーと電気機械式リレーの総所有コストの比較
SSRとEMRの総所有コスト (TCO) を分析できるように、Crydomは使いやすいTCO計算機を開発しました。この計算機は、同社のWebサイトの「ツール」タブにあります。計算機は直接コストと間接コストの両方に関する情報を考慮し、負荷と電力システムに合わせて両方のスイッチング ソリューションが適切に選択されていると想定します。さらに、計算機には、さまざまなアプリケーションに共通する、主にテクノロジーに関連するコストが組み込まれています。
計算機の単位あたりのコストは、スイッチング ソリューションの取得コストです。必要に応じて、 ヒートシンク (SSR用) と ソケット (EMR用) を追加することもできます。サイクル数または操作数で示される平均寿命も考慮され、特定のアプリケーションに対する特定の要件も考慮されます。これらには、1分あたりの予測サイクル数や負荷の種類 (抵抗、誘導、変圧器/コンデンサ、バラストなど) が含まれる場合があります。
EMRの寿命調整を見積もるには負荷の種類が必要であり、計算機は選択された負荷に基づいて適切なディレーティングを自動的に選択します。モーター、コイル、または ソレノイドの場合は80% のディレーティング、 トランスフォーマー または コンデンサの場合は75% のディレーティング、バラストの場合は70% のディレーティングです。計算に含まれる保証期間は、総コストの見積結果の時間基準として使用されます。1か月から1年以上まで、さまざまな時間枠を表示するように調整できます。サービスあたりのコストという別の変数も、アプリケーション間やビジネス モデル間で変化するため、考慮する必要があります。図3はCrydomのTCO計算機を示しています。
図3 – CrydomのTCO計算機。
電気機械式リレー技術とソリッド ステート リレー技術のどちらかを選択する場合、SSRの初期コストを乗り越えるのが難しい場合があります。ただし、EMRの初期コストはSSRよりも低くなりますが、サイクル数が増えるにつれて、EMRの保守、修理、交換にかかるコストも増加します。したがって、SSRとEMRの両方の総所有コストを検討すると、多くの場合、SSRの生涯コストはEMRのそれと同じかそれ以下であることがすぐにわかります。機能とパフォーマンスに関してSSRがEMRよりも優れている点を考慮すると、SSRを設計に統合することを正当化するのは難しくありません。
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