릴레이의 신호 시스템에서의 응용

릴레가 무엇인가요?

릴레는 전자기력을 사용하여 하나 이상의 전기 회로를 개폐하는 전기 스위치입니다. 일반적으로 전자석, 접점, 스프링과 같은 핵심 구성 요소로 구성됩니다. 전자석 코일이 전기에너지를 받으면 자장을 생성하여 암추를 끌어당기거나 해제하여 접점을 작동시켜 회로의 연결 또는 단절을 달성합니다.

릴레의 분류

릴레는 주로 DC 릴레와 AC 릴레 두 가지 큰 범주로 나뉩니다.

• DC 릴레:

  • 전원 공급: DC 소스로 구동됩니다.
  • 분류: 전류의 극성에 따라 비극성 릴레, 극성 릴레, 바이어스 릴레로 분류할 수 있습니다.
  • 원리: 모두 전자기력으로 작동하는 전자기 릴레로, 전기 에너지를 받은 코일에서 생성된 자기장이 암추를 끌어당겨 접점 시스템을 작동시킵니다.

• AC 릴레:

  • 전원 공급: AC 소스로 구동됩니다.
  • 분류: 작동 원리에 따라 전자기 릴레와 유도 릴레가 포함됩니다.
    • 전자기 릴레: DC 전자기 릴레와 유사하게 작동하지만, 코일의 영점 교차로 인한 암추의 진동을 방지하기 위해 보통 셰이딩 코일이나 셰이딩 링이 포함됩니다.
    • 유도 릴레: 코일에서 생성된 교류 자기장과 다른 교류 자기장에 의해 이동부(예: 반)에서 유도되는 회오로 사이의 상호작용을 통해 전자기력을 발생시켜 반을 회전시키고 릴레를 작동시킵니다.

릴레의 철도 신호 시스템에서의 응용

릴레는 철도 신호 시스템에서 널리 사용됩니다. 주요 유형으로는 DC 비극성 릴레, 극성 릴레, 극성 유지 릴레, AC 릴레 등이 있습니다.

• DC 비극성 릴레:

  • 코일이 극성을 구분하지 않고 임의의 극성의 DC 전원에 연결될 수 있는 DC 전자기 릴레로, 전기에너지를 받으면 신뢰성 있게 작동합니다.

• 극성 릴레:

  • 코일이 고정된 양극성과 음극성을 갖는 DC 극성 릴레로, 지정된 극성의 DC 전원에 연결되어야 합니다.
  • 코일을 통해 정방향 전류가 흐르면 앞쪽 접점이 공통 접점과 닫히고, 역방향 전류가 흐르면 뒤쪽 접점이 공통 접점과 닫힙니다. 코일이 전기에너지를 받지 않으면 릴레는 작동하지 않습니다.

• 극성 유지 릴레:

  • 극성과 유지 기능을 모두 가진 특수한 종류의 극성 릴레입니다.
  • 전기에너지를 받으면 코일 전류의 극성에 따라 해당 접점이 닫힙니다. 전기에너지를 받지 않으면 접점은 이전 상태를 유지하며, 반대 극성의 전류가 적용될 때까지 그 상태를 유지합니다. 이러한 "메모리" 특성 덕분에 논리 회로에서 널리 사용됩니다.

• AC 릴레:

  • AC로 구동되며, 신호등 필라멘트 전송 릴레, FD형 전기 부호기, JRJC형 2요소 2위치 릴레, 정류 릴레 등 다양한 유형이 포함됩니다.

• 정류 릴레:

  • DC 비극성 릴레를 기반으로 개선된 버전입니다. 입력부에 정류기와 전압 안정화 장치를 장착하여 AC를 DC로 변환한 후 이를 릴레 코일에 공급합니다.
  • 신호등에서 사용되는 DJ(필라멘트 릴레)는 일반적으로 이 유형의 릴레를 사용합니다.

• 2요소 2위치 릴레:

  • 전형적인 유도 릴레입니다. 두 개의 교류 자기장(보통 궤도 전력과 지역 전력에서)에 의해 반에서 유도되는 회오로 사이의 상호작용을 통해 전자기력을 발생시켜 반을 회전시키고 릴레를 작동시킵니다.
  • 25Hz 위상 감지 궤도 회로에서 사용되는 GJ(궤도 릴레)는 이 유형의 릴레입니다.

• 시간 릴레:

  • 시간 지연 기능을 가진 릴레입니다. 입력 신호가 적용되거나 제거되면, 출력 접점은 예정된 지연 시간 후에 닫히거나 열립니다.
  • 시간 릴레는 도로 전환 중 시간 제어를 달성하기 위해 도로 시작 회로에서 일반적으로 사용됩니다.

철도 신호 시스템에서 릴레를 사용하는 이유

• 높은 신뢰성:릴레는 성숙한 스위칭 구성 요소로서, 간단한 구조와 안정적인 성능을 가지고 있으며, 철도 환경(온도 변화, 진동, 습기, 먼지 등)에서도 장기간 안정적으로 작동할 수 있습니다. 이는 신호, 도로, 궤도 회로와 같은 중요한 장비의 안전한 작동을 보장하는 데 중요합니다.
• 높은 안전성:릴레의 "실패-안전" 설계 원리는 철도 신호 시스템에서의 응용에 기본적입니다. 릴레가 실패하면(예: 코일 파손, 전력 손실), 중력이나 스프링 힘으로 접점이 자동으로 열려 신호 시스템이 가장 안전한 상태(예: 신호가 빨간색 표시)로 들어갑니다. 이렇게 함으로써 사고 위험을 최소화합니다.
• 높은 정밀성과 결정성:릴레는 짧고 예측 가능한 응답 시간을 가지며, 정밀한 스위칭 제어를 가능하게 합니다. 복잡한 연동 로직에서 릴레의 작동은 매우 결정적이어서 신호 제어의 정확성을 보장합니다.
• 유연성과 확장성:릴레 논리 회로(릴레 연동)는 다양한 배선 방법을 통해 복잡한 제어 논리를 구현할 수 있습니다. 시스템은 역 배치와 운영 요구사항에 따라 설계, 수정, 확장하기 쉽습니다.
• 좋은 전기적 절연:릴레의 제어 회로(코일 측)와 제어 대상 회로(접점 측)는 완전히 전기적으로 절연되어 있어, 시스템의 간섭 저항과 안전성을 향상시킵니다.