制御機器の基礎知識　(4) 各論　プランジャ形リレー

リレー 編 各論 プランジャ形リレー

制御機器の基礎知識 リレー編 ３ 各論 目次 3.2 プランジャ形リレー .................................................................... 80 3.2.1 概説 ........................................................................................... 80 3.2.2 定格と特性 ............................................................................... 85 3.2.3 正しい選び方 ........................................................................... 89 3.2.4 正しい使い方 ........................................................................... 90 3.2.5 故障と対策 ............................................................................... 91 3.2.6 試験 ........................................................................................... 92 3.2.7 規格の変遷 ............................................................................... 92 3.2.8 将来展望 ................................................................................... 93 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 ３ 各論 3.2 プランジャ形リレー 3.2.1 概説 3.2.1.1 定義 プランジャ形リレーは、プランジャ形電磁石の励磁／減磁により接極子をコイル軸に沿って運動させ、 接点を閉／開路する構造のリレーである[1][2]。図 3.2.1 に示すように、一般に樹脂から成るケースに電磁 石と 4～10 組程度の接点を収納し、ヒンジ形リレーと比べ、やや大形で堅牢な構造である。 図 3.2.1－プランジャ形電磁リレーの外観例 3.2.1.2 沿革 プランジャ形リレーは、昭和 28 年頃、ヨ―ロッパから電磁接触器（コンタクタ）を我が国へ導入し、そ の後、小形の電磁接触器をそのまま電磁リレーとして使用しているものと、電磁接触器と同一構造で、接 点を多く搭載できるよう一部構造変更して電磁リレーとして使用しているものとがある。 プランジャ形リレーは取扱いが容易で、かつヒンジ形リレーと比して電気的に接点の開閉容量が大きく、 絶縁耐力も優れているなどの理由から、自動化の進展と共に需要が増大し、各種産業の制御盤内へ幅広く 使用されている。 3.2.1.3 代表的な製造業者（世界市場） プランジャ形リレーの代表的な製造業者は Eaton（米）、ABB（スイス）、Siemens（独）、Schneider（仏）、 TE Connectivity（米）、オムロン（日）、三菱電機（日）、富士電機（日）である。 3.2.1.4 適用事例 プランジャ形リレーは次の用途に多用されている（図 3.2.2）。 (1)シーケンスプログラムに従い、同一仕様あるいはそれに近いリレーの自己コイルの負荷を開閉する用途 (2)大形電磁接触器や遮断器の操作コイル、電動機、電磁弁、クラッチ、ブレーキ、ヒータ、ソレノイドな どの開閉制御用 80 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 変圧器 コンピュータ 制御盤 配線用遮断器 電磁リレー 電磁接触 PLC M M M M 電磁リレー 生産設備 マシニングセンター 電 加工・組立ライン 磁 弁 ソレノイド 図 3.2.2－電磁リレーの適用事例 3.2.1.5 原理と構造 3.2.1.5.1 動作原理 プランジャ形リレーの動作原理、機能、動作順序などは基本的にヒンジ形リレーと同一であるので割愛 し、本項ではプランジャ形リレーの構造について説明する。 3.2.1.5.2 構造 図 3.2.3 は代表的なプランジャ形リレーの断面構造図である。主に接点部、電磁石部、外部接続端子で構 成される。以下プランジャ形リレーの主要構造について述べる。 接点端子 コイル端子 固定接点 可動接点 コイル 消弧カバー 可動鉄心 固定鉄心 図 3.2.3－プランジャ形電磁リレー a) 外部接続端子 外部から電気エネルギを入力するためのコイル端子と、接点部の ON／OFF 制御信号を外部へ出力す るための接点端子がある。 81 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 ねじ端子構造が一般的で、端子ねじからワッシャが抜けないよう工夫された構造（セルフアップ構造） を有し、単線、より線、圧着端子などいずれにおいても、配線性が容易で確実に行えるよう配慮されて いる。 b) 接点部 接点は銀系接点を使用した 2 点切ブリッジ構造で、合計 4～10 個のａ接点又はｂ接点の構成が可能で あり、接点の点検交換が容易になっている。 また 1 極当り 2 点切のため、ヒンジ形リレーの 1 点切と比べて、大きな遮断容量が得られやすく、高 電圧の 400 V、500 V 回路でも遮断可能。また可撓リード線を必要としないため機械的寿命も長い。 しかしその反面、接点部が露出した構造のため外部環境の影響を受けやすい。そのためじんあい（塵 埃）などの影響を少なくするように防じんカバーを取り付けたものが主流になりつつある。 c) 電磁石部 接触子を駆動する電磁石部は E 形電磁石構造の交流操作のものが多く使用されており、接点部とは明 確に分離されている。交流操作の電磁石は特に小形のものを除いてけい素鋼板を積み重ねた、いわゆる 積層鉄心が用いられている。 交流電磁石は開放時に磁気抵抗が大きいため、コイルインダクタンスが小さく、投入時に大きな電流 が流れる。このため吸引力が大きく、早い動作特性が得られ、吸引後には自動的にコイルインダクタン スが大きくなるので保持する電流が小さくなる特性を有する。これは、接点ギャップが大きく、２点切 ブリッジ接点を複数同時に駆動するために、大きな吸引力が必要なプランジャ形電磁リレーに好都合の 電磁石といえる。 さらに電磁石部には緩衝スプリングやゴムなどによって電磁石動作の緩衝、接触子の躍り防止が図ら れ、さらにコイル焼損事故時や仕様変更時の利便性を高めるためコイル交換可能な構造になっているの が一般的である。 3.2.1.6 種類 3.2.1.6.1 制御電源操作方法による分類 一般に使用されているのは交流操作形が多く、用途によって直流操作形、遅延復帰形、ラッチング形、 サージ吸収装置付形なども広く使用されている。 a) 交流操作形 操作電磁石には図 3.2.4 に示す E 形のものが多く使用されている。わが国の電源は 50 Hz と 60 Hz の地 区に分かれているために、汎用品として不特定多数に供給する場合の便を考慮し、交流 200 V 級を例に とれば、200 V－50 Hz、200/220 V-60 Hz の 3 種類の電圧を一つのコイルでまかなえるようになっている。 図 3.2.4－E 形電磁石 b) 直流操作形 送電線の地絡や落雷などの影響による瞬時電圧降下や、停電によってシーケンスが混乱して困る用途 では主回路の電源とは別に直流バッテリから操作電源をとることが多く、この場合は直流操作形リレー が適している。電磁コイルのみを直流用としたこのリレーは交流操作形リレーと比較し、投入音が小さ 82 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 く、電磁石の唸りがなく、コイルの突入電流がないなどの特長をもっている。一般に直流操作形リレー は、交流操作形リレーの電磁石以外をそのまま利用し、直流操作用の電磁コイルと鉄心だけ変更してい る。 c) 交直両用操作形 整流回路、電圧検出回路を搭載し、コイル電圧は交流でも直流でも使用できる。スイッチング回路 （PWM: Pulse Width Modulation）によって保持時のコイル電流を低電流化することで、消費電力の低減 を可能とし、更にコイル電圧範囲をワイドレンジ化することも可能である。 d) 遅延復帰形 図 3.2.5 に示すような動作回路を持ち、瞬時停電、瞬時電圧降下などがあった場合でも、そのまま接点 状態を保持しておきたい場合に使用するリレーで保持時間は 1～4 秒程度のものが標準とされている。 交流電源は、ダイオードブリッジにより整流され直流にして電磁コイル（MC）と並列に接続してある コンデンサへ充電される。瞬時停電が発生した場合にはコンデンサの放電電流が電磁コイルへ流れ、一 定時間リレーを保持することができる。 SW1 R AC Rs ＋ ～ Z1 r － Z2 MC 図 3.2.5－遅延復帰形の動作回路図 e) ラッチング形 遅延復帰形は一時的に状態を保持する方式であるが、ラッチング形は状態を永久保持する方式で、 図 3.2.6 に構造断面図を示す。 投入指令をあたえればリレーは操作電源がなくなっても保持したままで、復帰させる場合は別の操作 スイッチで復帰指令をあたえる方式である。これには機械的ラッチング形と磁気的ラッチング形との 2 種類がある。 いずれも停電、瞬時停電、電圧降下などでリレーが復帰してはならない重要な回路、各種シーケンス 記憶回路、又は開閉頻度が少なく常時のコイル消費電力の節約や、電磁石の励磁音を嫌う場所などの用 途に適している。 プランジャ形電磁リレーの場合、一般的には機械的ラッチング形が多用されている。 ラッチレバー 釈放電磁石 ラッチ スプリング 消磁用 釈放コイル 内蔵接点 可動接触子 投入コイル 図 3.2.6－機械的ラッチング形電磁リレー 83 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 f) サージ電圧吸収装置付きリレー プランジャ形リレーを半導体回路や電子回路へ使用すると復帰時、電磁コイルから発生するサージ電 圧によって、回路破壊や誤動作の原因となる場合がある。サージ電圧吸収装置付リレーは標準品のコイ ル端子間に金属酸化物バリスタなどサージアブソーバを取り付けそのまま半導体回路、電子回路へ使用 できるようにしたリレーである。 3.2.1.6.2 取り付けによる分類 a) レール取付け 図 3.2.7 にリレーの外形を示すように、35 mm 幅の支持レール（IEC 60715）にワンタッチで任意の位 置へ取り付けることができ、ドライバ等で簡単に取り外すことができる構造にしたリレーである。 フック スライダー レール 固定用 スプリング 底面図 側面図 図 3.2.7－レール取付け形 b) ねじ取付け 盤など機器の取付面へ設けた取付穴を利用して、ねじで取付ける構造。 3.2.1.6.3 接続方法による分類 a) ねじ端子 従来から一般的に使用されている接続方法で、図 3.2.8 に示すように、ねじの頭で導線を締め付ける 端子方式である。締付けは、ねじの頭で直接配線を押し付ける直接加圧、又は座金、締付板、銅線用裸 圧着端子（例；R 形、Y 形）など中間部品を介した間接加圧方式がある。 A 図 3.2.8－ねじ端子 b) 平形接続端子 図 3.2.9 に示すように、平型の端子、雄（タブ）と雌（レセプタクル）が着脱可能な端子。 図 3.2.9－平形接続端子 84 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 c) スプリング端子 図 3.2.10 に示すように、ばね、板ばねによって電線をロックする端子方式で、振動に対してゆるみ が出にくいなどの理由からねじ端子よりも接続信頼性が高い。工具不要で電線を差し込むだけで接続で きるプッシュイン方式などにより配線作業時間も大幅に削減できる。 図 3.2.10－スプリング端子 d) PCB 端子 プリント配線板に直接はんだ付けが可能なストレート形状の端子。 3.2.2 定格と特性 3.2.1.4 の適用事例に使用するプランジャ形リレーは、IEC 60947-5-1 (JIS C 8201-5-1)に従うものが多く、 以下の定格と性能を有する。ヒンジ形リレーと重複する内容の説明は省略してある。 3.2.2.1 定格 3.2.2.1.1 定格絶縁電圧（Ui） 定格絶縁電圧は、耐電圧試験の電圧及び沿面距離の基準となる電圧の値。定格使用電圧の最大値は定格 絶縁電圧以下である。 3.2.2.1.2 定格使用電圧（Ue） 定格使用電流と組合わせて装置の適用を決める電圧の値で、かつ、関係の試験及び使用負荷種別がこの 電圧の値を基準にして決められる。多用される製品の定格使用電圧は以下のようなものがある。 60、100、110、200、220、300、400、440、500、690、800、1 000 V 3.2.2.1.3 定格インパルス耐電圧（Uimp） 指定の条件下で故障なしに耐えることができる規定の波形と極性をもつインパルス電圧のピーク値で、 空間距離の値の基準となる。推奨値を表 3.2.1 に示す。 85 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 表 3.2.1－IEC60099-1 に準拠するサージアレスタによって過電圧を保護する場合の電源システムの 公称電圧と装置の定格インパルス耐電圧との間の関係（IEC 60947-1 表 H.1） 定格使用対 電源システムの公称電圧 2 000 mにおける定格インパルス耐電圧の望ましい 地電圧の最 （装置の定格絶縁電圧≧） 値（1.2/50 µs） 大値 kV 過電圧種別 Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ 設置起点 配電回路の 負荷（製品 特別に （引込口） レベル 及び装置） 保護した 交流実効値 のレベル レベル レベル 又は直流 交流実効値 交流実効値 交流実効値又は 交流実効値又は V 直流 直流 V V V V 50 － － 12.5、24、25 60－30 1.5 0.8 0.5 0.33 30、42、48 100 66/115 66 60 － 2.5 1.5 0.8 0.5 150a) 120/208 115、120 100、110、120 100-200、220－110 4 2.5 1.5 0.8 127/220 127 240－120 300 220/380、230/400 200、220、230 220 440－220 6 4 2.5 1.5 240/415、260/440 240、260 277/480 277 600 347/600、380/660 347、380、400 480 960－480 8 6 4 2.5 400/690、415/720 415、440、480 480/830 500、577、600 1 000 － 660、690、720 1 000 － 12 8 6 4 830、1 000 注 a) 日本においては、給電系統の公称（対地）電圧 100 V は、150 V の欄を適用する（JIS C 60664-1 付属書 F 参照）。 3.2.2.1.4 開放熱電流（Ith） 自由大気中での開放形装置の温度上昇試験に用いる試験電流の最大値とする。開放熱電流の値は少なく とも 8 時間連続通電での開放形装置の定格使用電流の最大値に等しい。自由大気とは、通風及び外部放射 がない正常な屋内状態下での大気とする。 3.2.2.1.5 定格使用電流（Ie） 製造業者が指定し、定格使用電圧、定格周波数、定格責務、使用負荷種別も考慮される。多用される製 品の定格使用電流は以下のようなものがある。 6、9、15、20、30、50、60、75、100 A 3.2.2.1.6 定格制御電源電圧（Us） 装置の制御回路の入力端子に加えられる電圧。多用される製品の定格使制御電源電圧は以下のよう なものがある。 12、24、48、60、100、110、200、220、400、440 V 3.2.2.2 特性 3.2.2.2.1 動作条件 定格制御電源電圧 Us の 85 %～110 %の間のどんな値でも確実に閉路する。範囲を宣言した場合には、 85 %は低い方の値へ、110 %は高い方の値へ適用する。交流では定格制御電源電圧 Us の 75 %～20 %、直 流では定格制御電源電圧 Us の 75 %～10 %で、開放し完全に開路する。範囲を宣言した場合には、その場 合に応じ 20 %又は 10 %は高い方の値へ、75 %は低い方の値へ適用する。 3.2.2.2.2 耐電圧性能 耐電圧性能は、基本的に安全に関する IEC 60664-1 及び IEC 61140 に基づいて、定格インパルス耐電圧、 商用周波耐電圧で確認する。表 3.2.2 に示す箇所に規定の電圧を印加して性能を検証する。 86 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 表 3.2.2－耐電圧試験印加箇所 ①接点を閉じた状態及び開いた状態で、全回路一括と大地との間 ②接点を閉じた状態及び開いた状態で、接点部の各極間 ③接点を閉じた状態及び開いた状態で、接点部と制御回路との間 表 3.2.3 に規定する定格インパルス電圧に対する標高に応じ加える試験電圧、 表 3.2.4 に規定する断路に適した装置の接点間に加えるインパルス耐電圧、 表 3.2.5 に規定する定格絶縁電圧に対する商用周波耐電圧を示す。 表 3.2.3－インパルス試験耐電圧値（IEC 60947-1 表 12） 単位 kV 定格インパ 試験電圧及び対応標高 ルス耐電圧 U12/50 Uimp 海水面 200 m 500 m 1 000 m 2 000 m 0.33 0.35 0.35 0.35 0.34 0.33 0.5 0.55 0.54 0.53 0.52 0.5 0.8 0.91 0.9 0.9 0.85 0.8 1.5 1.75 1.7 1.7 1.6 1.5 2.5 2.95 2.8 2.8 2.7 2.5 4 4.9 4.8 4.7 4.4 4.0 6 7.3 7.2 7.0 6.7 6.0 8 9.8 9.6 9.3 9.0 8.0 12 14.8 14.5 14 13.3 12 注記 表 3.1.2.4 は、均一電界、ケース B の特性を用いている（IEC 60947-1 の 2.5.62 参照）。 表 3.2.4－断路に適した装置の開路接点間の試験電圧（IEC 60947-1 表 14） 単位 kV 定格インパ 試験電圧及び対応標高 ルス耐電圧 U12/50 Uimp 海水面 200 m 500 m 1 000 m 2 000 m 0.33 1.8 1.7 1.7 1.6 1.5 0.5 1.8 1.7 1.7 1.6 1.5 0.8 1.8 1.7 1.7 1.6 1.5 1.5 2.3 2.3 2.2 2.2 2 2.5 3.5 3.5 3.4 3.2 3 4.0 6.2 6.0 5.8 5.6 5 6.0 9.8 9.6 9.3 9.0 8 8.0 12.3 12.1 11.7 11.1 10 12 18.5 18.1 17.5 16.7 15 表 3.2.5－定格絶縁電圧に対する耐電圧試験電圧（IEC 60947-1 表 12A 修正） 単位 V a)b) 定格絶縁電圧値 耐電圧試験電圧 耐電圧試験電圧 Ui （交流、実効値） （直流） Ui ≦ 60 1 000 1 415 60 ＜ Ui ≦ 300 1 500 2 120 300 ＜ Ui ≦ 690 1 890 2 670 690 ＜ Ui ≦ 800 2 000 2 830 800 ＜ Ui ≦ 1 000 2 200 3 110 注 a) IEC 60664-1 の 4.1.2.3.1 の第 3 パラグラフによる試験電圧。 b) 直流試験電圧は交流試験電圧が適用できない場合にだけ使用してよい。 IEC 60947-1 の 8.3.3.4.1 の 3)b)ⅱ)を参照。 87 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 3.2.2.2.3 投入及び遮断容量 個別規格で規定する使用負荷種別で、かつ、この定格において指定する動作回数の条件の下で、負荷電 流及び過負荷電流を損傷することなく投入及び遮断できる能力が要求される。 この性能はプランジャ形リレーがヒンジ形リレーに対して大きく秀でている性能で、規定回数の動作後 もプランジャ形リレーは接点溶着、極間短絡、地絡などの異常がなく、また試験接触子以外の部分は引き 続き使用上支障のない状態を確保しやすい。 プランジャ形リレーは使用状態において表 3.2.6 に示す条件のもとに、表 3.2.7 の級別の区分に従って所 定の電流を閉路動作、遮断動作を行っても接点は溶着しない耐久性を有している。 表 3.2.6－開閉素子の使用負荷種別（投入及び遮断電流容量による級別） ［IEC 60947-5-1（JIS C 8201-5-1）表 1］ 交直流の別 種別 代表的適用例 交流 AC-12 フォトカプラによって絶縁した抵抗負荷及び半導体負荷の制御 AC-13 変圧器によって絶縁した半導体負荷の制御 AC-14 小容量電磁負荷（≦72 VA）の制御 AC-15 交流電磁負荷（＞72 VA）の制御 直流 DC-12 フォトカプラによって絶縁した抵抗負荷及び半導体負荷の制御 DC-13 直流電磁石の制御 DC-14 回路内に節約抵抗を含む直流電磁負荷の制御 表 3.2.7－正常条件における使用負荷種別開閉素子の投入及び遮断容量の検証 a) ［IEC 60947-5-1（JIS C 8201-5-1）表 4］ a) b) 使用負 投入 b) 遮断 b) 最小通電時間 連続操作回数及び頻度 荷種別 I/Ie U/Ue I/Ie U/Ue AC COSφ COSφ サイクル 順位 数 1 分間 g) （50 Hz 又は 当たり 60 Hz での） の頻度 AC-12 1 1 0.9 1 1 0.9 2 1 50d) 6 AC-13 2 1 0.65 1 1 0.65 2c) 2 10 敏速 e) AC-14 6 1 0.3 1 1 0.3 2c) 3 990 60 AC-15 10 1 0.3 1 1 0.3 2c) 4 5 000 6 DC T0.95 T0.95 時間 ms ms ms DC-12 1 1 1 1 1 1 25 DC-13 1 1 6×Pf) 1 1 6×Pf) T0.95 DC-14 10 1 15 1 1 15 25c) Ie 定格使用電流 I 試験電流 Ue 定格使用電圧 U 投入前の電圧 P－Ue×Ie 消費電力（W） T0.95 試験電流の 95 %に達する時間 注 a) IEC 60947-5-1（JIS C 8201-5-1）の 8.3.3.5.2 参照。 b) 許容差に関しては IEC 60947-5-1（JIS C 8201-5-1）の 8.3.2.2 参照。 c) 通電時間値ともに（１投入及び 1 遮断に対し）2 サイクル（又は DC-14 での 25 ms）以上とする。 d) 始めの 50 回の動作サイクルは、Ue×1.1 まで上昇させた試験電圧を使用し、試験電流 Ieは電圧 Ueでの電流 値とする。 e) 接点が完全開閉するのを確認しながら、できるだけ早く行う。 f) “6×P”の値は、多くの直流誘導負荷が上限 P＝50 W、すなわち 6×P＝300 ms であることから決めた実験的 値である。消費電力が 50 W を超える負荷は、小さな負荷の並列接続で構成するものとみなす。したがって、 消費電力の値には無関係に 300 ms が上限となる。 g) 全ての使用負荷種別に対して、連続試験は与えられた条件下で行う。 88 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 3.2.2.2.4 機械的耐久性 いずれの部品の修理又は交換なしに試験し、全ての機器の 90 %以上が耐える無負荷の動作サイクル回数 で定義する[4]。 3.2.2.2.5 電気的耐久性 いずれの部品の修理又は交換なしに試験し、全ての機器の 90 %以上が耐える実負荷の動作サイクル回数 で定義する。電気的耐久性は表 3.2.8 に定義される条件下で機器の操作を実施する。それぞれの動作サイク ルは、試験電流の遮断を含む[4]。 表 3.2.8－電気的開閉耐久性試験条件［IEC 60947-5-1（JIS C 8201-5-1）表 C.1］ 交流、直流の別 使用負荷種別 投入 遮断 交流 AC-15 I U cosφ I U cosφ 10Ie Ue 0.7a) Ie Ue 0.4a) b) DC-13 I U T直流 0.95 I U T0.95 I U c) c)e e 6×P Ie Ue 6×P Ie 定格使用電流 I 試験電流 Ue 定格使用電圧 U 試験電圧 P＝Ue×Ie 消費電力 W T0.95 定常電流の 95 %に達するまでの時間（ms） 注 a) 規定する力率は通常値で、導通回路（コイル回路）の電気的特性をシミュレートする試験回路だけに適用 する。 力率 0.4 の回路に対しては、実際の電磁石の渦電流損のダンピング効果をシミュレートする ために並列抵抗を用いる。 b) 節約抵抗を導入している開閉機器とともに、供給される直流電磁負荷（誘導負荷）に対して定 格使用電流は、突入電流の最大値と同等でなければならない。 c) “6×P”の値は、多くの直流誘導負荷が上限 P＝50 W、すなわち 6×P＝300 ms であることから決 めた実験的値である。消費電力が 50 W を超える負荷は、小さな負荷の並列接続で構成するも のとみなす。したがって、消費電力の値には無関係に 300 ms が上限となる。 3.2.2.2.6 電磁両立性 機器から発生する妨害波を規制するエミッションとサージなどの外来ノイズに対する強度を規定するイ ミュニティからなる。 3.2.3 正しい選び方 本用途に適用するプランジャ形リレーは、最大交流 600 V まで使用できる高いレベルの絶縁設計がなさ れている。また接点の接触力が高く 2 点切の遮断方式であるため大きな負荷開閉性能も備えている。この 性能が他の制御リレーと比較して、プランジャ形リレーの有する大きな特長であり、“信号伝達”、“信号変 換”機能だけでなく、“負荷の操作”にも適用できる。実選定には下記を留意して選定すること。 a) 接点容量 負荷の種類（モータ、抵抗負荷、直流負荷、コンデンサ負荷、変圧器、電灯負荷）、運転方法（モー タの場合、直入始動、スターデルタ始動、インチングブラッキング適用、正逆運転）開閉耐久性（寿命： 電気的耐久回数、機械的耐久回数）の要求を確認する。 b) 操作回路 操作磁気コイル（直流、交流および電圧）、補助接点の必要性を確認する。 89 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 c) 環境 ケースカバーの有無（防塵の必要性）、特殊環境への対応（熱帯、寒冷地、特殊ガス雰囲気での使用 の有無）。 d) 取付方法 取付角度、取付間隔の確認。 e) 規格認証 国内規格（JIS、JEM 規格など）、海外規格認証（UL、CSA、LR、BV、GB）、中国強制規格 CCC 取得の必要性の確認、欧州規格（EN）、国際規格（IEC）適合の必要性の確認。 3.2.4 正しい使い方 この項では、前項に従って選定されたプランジャ形リレーの取付方法、配線方法、保守点検などを正し く行うにはどうしたらよいかについて述べる。 3.2.4.1 取付方法 a) 使用環境 プランジャ形リレーはなるべく乾燥した塵埃や振動の少ない場所に取り付けて使用する必要がある。 特にじんあい（塵埃）や腐食性ガスはリレーの接触信頼性に悪影響を及ぼし、電磁石の唸りを発生させ るなど性能の低下につながるので周囲条件が悪い場所では制御盤、ケース、カバーの保護構造を考慮す る必要がある。さらにじんあい（塵埃）に関しては、組立配線期間中の作業雰囲気、据付け後運転が開 始されるまでの現地工事においても十分な配慮が必要である。 b) 取付角度 プランジャ形リレーの取り付けは電源側を上方に負荷側を下方にした垂直取付が原則であるが、前後 左右約 15 °程度の傾斜取付でも動作、復帰電圧は 5 %程度増減するだけで実用上問題はなく、正規取付 から 90 °回転させた取り付けにおいても機械的耐久性及び開閉頻度が若干低下するが、特性的にはほと んど差がなく問題なく使用できる。 また水平取付及び天井取付は動作特性、遮断性能、耐久性などの性能低下の原因となるので製造者の カタログ、技術資料などに従って正しい使い方をする必要があるが、取付方向を制限しないリレーもあ る。 c) 取付間隔 プランジャ形リレーを多数密集して取り付け、全台数を連続励磁して使用する場合は、操作コイルの 温度上昇が高くなりコイル寿命が多少短くなる傾向にあるため、製造者はカタログ、技術資料などによ りリレー間に隙間をあけた取付間隔にすることがのぞましい。 3.2.4.2 配線方法 外部接続端子はセルフアップ構造が一般的であるので単線、より線、 圧着端子いずれの配線も容易に行 える。しかし端子ねじの締付けが不十分であると端子部の過熱による焼損、電線の脱落による短絡や地絡 といった大きな事故の原因となるので、適正締付トルクによる確実なねじ締めが大切である。 また、プランジャ形リレー本体の取付けが不完全であると投入時の衝撃で接点バウンスが長くなり、接 点耐久性にも悪影響をおよぼすので、端子同様確実なねじ締めが必要である。 3.2.4.3 操作回路電圧の変動 操作回路電圧の変動もプランジャ形リレーの性能維持に大きな影響を与え、定格電圧より高い電圧が印 加された場合は、リレーの投入時の可動鉄心と固定鉄心との衝突による衝撃力が増大し、機械的耐久性が 90 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 著しく低下し、低い電圧が印加された場合は接点がチャタリングを起こし、接点の溶着、異常消耗を引き 起こす。したがって電源容量、電線による電圧降下も含め、操作回路電圧変動の上下の限界を把握し、操 作回路電圧の安定化に留意しなければならない。 3.2.4.4 環境による変化 ケースカバーの有無の検討が必要な場合がある。防じん防食目的でケースカバーを用いる場合、又は押 ボタン等によりテスト機能を有したケースなどを使用する場合などがある。また、熱帯、寒冷地向けにそ の処理を行った製品の選定も考慮に入れる必要がある。 3.2.4.5 接点の保護 長寿命化を必要とする場合、アーク放電等による接点劣化を低減するため、適切な接点保護回路を追加 する必要がある。詳細は総論 2.2.3 を参照。 3.2.4.6 操作回路への保護 コイルの操作に当たりコイルインダクタンス成分 L 値により逆起電圧が発生する。操作を行う回路の耐 圧を十分考慮し、必要に応じ保護回路を設定する必要がある。詳細は総論 2.2.3 を参照。 3.2.4.7 保守点検 機構材料は安定性が高く、性能に対する安定性も高いので頻繁に点検をする必要はない。しかし予測し ない事故の発生することもあるのでこれを防ぐ必要がある。これらの事故の大部分は運転開始当初に起る ものが多いので、この時期の点検は非常に効果がある。 3.2.4.7.1 運転直前の点検 a) 端子ねじの締付けトルクが規定値を満足しているかをチェックする。 電線の接続された端子以外に接続されていない端子のチェックが必要である。長期使用による端子ね じ脱落は、事故要因となる可能性がある。 b) 電線屑やワッシャなどの小さな物体が電線の間や電磁リレー本体に挟まっていないかどうかをチェッ クする。 c) 誤結線がないかどうかをチェックする。 3.2.4.7.2 運転直後の点検 a) 電磁石の唸りについてチェックする。 b) 電動機、ソレノイド、電磁弁の操作を行う場合は、電磁リレー投入時に接点部を注視して大きなアー クの発生がないかをみる。 大きなアークの発生が認められる場合は操作回路の電圧、接点部の再点検を行なう。 3.2.4.7.3 運転中の点検 正常運転にはいった後は 3、10、30、100 日目の点検を推奨する。 a) ねじのゆるみがあるかどうか。 b) じんあい（塵埃）や油などの付着物があるかどうか。 c) “運転直前の点検”、“運転直後の点検”までに述べたことの再確認。 d) 可動部を手で動かしてみる。 それ以後については年 1 回程度の定期点検を行う。 3.2.5 故障と対策 3.2.5.1 接触抵抗障害と開離不能障害 プランジャ形リレーは 3.2.1.5 に示したように、構造上大きな遮断容量が得られやすいため、他リレーと 91 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 比べ、中高電圧・電流の制御系に用いられる場合が多い。このような比較的高負荷側で用いられるプラン ジャ形リレーは、総論 2.2 で示したように、被膜の生成による接触抵抗障害は稀で、放電やジュール熱に よる開離不能故障（溶着またはロッキング）が多い。このアーク放電現象等による溶着とその抑制対策に ついては、総論 2.2 を参照。 3.2.5.2 コイル焼損 過去のコイル焼損事故の原因はコイル自体の不良、たとえばマグネット電線の絶縁不良や巻線時の傷な どによるレアショートなどであった。現在は、マグネット電線の進歩、巻線技術の向上によりコイル自体 の不良は少なくなっている。なお、周囲温度や許容電圧を越えた使用による問題もあるため、適正範囲を 厳守すること。 3.2.6 試験 試験の種類は、(1)形式試験、(2)受渡試験、(3)特殊試験の三つに分けて行われる。 3.2.6.1 形式試験 形式試験とは、一つの形式につき製品の全ての品質、特性項目を満足するかどうかを判定するための試 験で、IEC 60947-5-1（JIS C 8201-5-1）ではリレーの形式試験は次の項目を含む。 a) 温度上昇 b) 耐電圧 c) 正常状態における投入容量/遮断容量 d) 異常状態における投入容量/遮断容量 e) 構造 f) 保護等級 3.2.6.2 受渡試験 受渡試験は、すでに形式試験に合格したものと、同一設計、製造に係る製品の受渡しに際して、必要と 認められる品質項目が満足するものであるかどうかを判定するための試験で、機械的検査、機械的動作な どを確認する。 3.2.6.3 特殊試験 特殊試験は、機械的及び／又は電気的耐久性の検証を含み、製造業者が任意で行う。 3.2.7 規格の変遷 プランジャ形リレーは、3.2.1.2 でも述べたように、電磁接触器（コンタクタ）から発展したものであり、 規格の全体系は表 3.2.9 に示す通り、IEC 60947 シリーズが元になっている。本シリーズは電力、プラント 等産業用機器を主対象とする電磁接触器や遮断器の規格であり、全般を所掌する専門委員会は IEC/SC121A （我が国の審議団体は日本電機工業会）である。 このうち、IEC 60947-5-1（低圧開閉装置及び制御装置 第 5 部：制御回路機器及び開閉素子 第 1 節:電気 機械式制御回路機器）を当工業会（NECA）の技術委員会が担当しており、プランジャ形リレーも重点施 策の一つとして当該規格のメンテナンスに取組んでいる。最近、NECA ではプランジャ形リレーの適用を 想定した車載、電力系統等の開閉用高電圧・電流用リレーの規格を作成提案しており、日本の国際標準化 活動の活性化にも繋がっている。 92 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

制御機器の基礎知識 リレー編 表 3.2.9－日本における国際整合化の規格体系 ［IEC 60947 規格群と JIS（開閉器、遮断器関係）との体系比較］ IEC 規格体系 旧 JIS 体系 新 JIS 体系 JIS C 8370 配線用遮断器 IEC 60947-2 配線用遮断器 JIS C 8201-2 JIS C 8372 低圧遮断器 低圧開閉装置及び制御装置 IEC 60947-2 Annex.B 漏電遮断器 JIS C 8371 第 2 部：産業用回路遮断器 漏電遮断器 JIS なし 断路器 JIS C 8326 低圧箱開閉器 JIS C 8201-3 カバー付き 低圧開閉装置及び制御装置 IEC 60947-3 開閉器 JIS C 8308 ナイフスイッチ 第 3 部：開閉器，断路器，断路用開閉器及び JIS C 8301 カットアウト ヒューズ組みユニット スイッチ JIS C 8325 交流電磁開閉器 JIS C 8201-4-1 低圧開閉装置及び制御装置 IEC 60947-4-1 接触器及び 誘導電動機の 第 4 部：接触器及びモータスタータ モータ始動器 JIS C 4504 直入れ始動開閉器 1 産業用機器 第 節：電気機械式接触器及びモータスタータ 通則 JIS IEC （旧 と 規格を統合）産業用機器 JIS C 8201-1 IEC 60947-1 JIS C 4520 制御用スイッチ通則 低圧開閉装置及 『通則』 JIS C 4521 制御用ボタン JIS C 8201-5-1 び制御装置 スイッチ 低圧開閉装置及び制御装置 第 1 部：通則 IEC 60947-5-1 第 5-1 部：制御回路機器とスイッチエレメント JIS C 4522 制御用カムスイッチ IEC 60947-5 電機機械式制御回路機器 制御回路装置と JIS C 8151 工業用表示灯 （旧 JIS と IEC 規格を統合） 開閉素子 JIS C 4531 電磁継電器 JIS C 4524 高周波近接スイッチ JIS C 8201-5-2 低圧開閉装置及び制御装置 IEC 60947-5-2 JIS C 4525 光電スイッチ・ 第 5-2 部：制御回路機器とスイッチエレメント 超音波スイッチ （旧 JIS と IEC 規格を統合） IEC 60947-6 多機能開閉装置 － 新 JIS 化未実施 （電源切換器） JIS C 8201-7-1 低圧開閉装置及び制御装置 IEC 60947-7-1 補助機器 JIS C 2811 工業用端子台 第 7 部：補助装置 第 1 節：銅導体用端子台 3.2.8 将来展望 リレーには小形化、高信頼化の市場要求がある一方、半導体では対応困難な高電圧/高電流システムの開 閉に用いるリレーとして、高容量化の趨勢もあり、この高容量リレーにはプランジャ形リレーが適してい る。今後とも、この高い開閉容量に耐え、高信頼性と長寿命を保ちうるリレーとして、プランジャ形リレ ーは制御システムの分野への大幅な市場拡大が見込まれる。 参考文献 [1] 富士電機，“電磁開閉器総合カタログ 01_概要”. [2] 富士電機，“富士電機技報”. [3] 眞野國夫（編），“リレーハンドブック”，森北出版、1992. [4] JIS C 8201-5-1:2007，低圧開閉装置及び制御装置―第５部：制御回路機器及び開閉素子―第１節： 電気機械式制御回路機器. 93 Copyright 2018 NECA All rights reserved.

リレー 編 制御用リレーとは