Elektromechanische
Elektromechanische Relais – Begriffe und Hinweise für die Praxis RT IV: RT V: Dichtes Relais Relais, das so gekapselt ist, dass nur Umgebungsatmosphäre mit einer Zeitkonstanten >2x104 s (IEC60068-2-17) eindringen kann. Hermetisch dichtes Relais Relais, das so gekapselt ist, dass nur Umgebungsatmosphäre mit einer Zeitkonstanten >2x106 s (IEC60068-2-17) eindringen kann. Schließerkontakt Der Kontakt ist geschlossen, wenn das Relais im Arbeitszustand ist und offen bei Relais im Ruhezustand; ➝ Kontaktart. Schutzart, IP-Code Die erste Ziffer kennzeichnet den Fremdkörper- und Berührungsschutz, die zweite Ziffer den Wasserschutz. Da bei den meisten der Relais die Anschlußpins nicht geschützt sind, weist das komplette Relais die Schutzart IP 00 auf. Für die ➝ Schutzart Kategorien gilt z.B.: – Offenes Relais: IP 00, kein Berührungs- und Wasserschutz – Staubgeschütztes Relais: IP 40, geschützt gegen gröberen Staub und Berührung mit einem Draht, kein Wasserschutz – Waschdichtes Relais: IP 67, völlig staubdicht, geschützt gegen Berührung mit einem Draht und zeitweises Untertauchen in Wasser. Sensitive Ausführung (bzgl. Spulenwiderstand) Bei manchen Relaistypen gibt es die Möglichkeit, bei derselben Spulen-Nennspannung zwei Spulen mit verschiedenen Widerstandswerten zu wählen. Die niederohmigere Version wird als Standard-Ausführung, die hochohmigere Version als sensitive Ausführung bezeichnet. In manchen Fällen weist die sensitive Ausführung einen höheren ➝ Ansprechwert auf. Signalform zur Ansteuerung des Spulenkreises Spannung bzw. Strom sollen als rechteckförmiges Signal an die Relaisspule angelegt werden. Bei langsamem Anstieg oder Abfall des Erregungswertes werden ➝ Ansprech-, Rückfall- und Umschlagzeiten ungünstig beeinfl usst, was sich negativ auf die ➝ elektrische Lebensdauer auswirken kann. Relais mit Wechselspannungs-Spule durchlaufen bei langsamen Anstieg oder Abfall der Spulenspannung einen Bereich, in dem die Relaiskontakte „brummen“ und damit bei entsprechender Last einem extremen Verschleiß mit der Gefahr des Totalausfalles unterliegen. Es wird empfohlen, mindestens den Nennwert der Erregungsgröße zu verwenden. Die Welligkeit bei DC-Ansteuerung der Spule sollte 5 % nicht überschreiten, bei der Speisung über Transformator und Gleichrichter ist auf ausreichende Glättung zu achten. Die Verwendung einer hochfrequent getakteten Gleichspannung ist im jeweiligen Praxisfall sorgfältig zu erproben. Silikonhaltige Substanzen in der Relaisumgebung ➝ Anwendungshinweise Spannungsfestigkeit ➝ Prüfspannung Spulenbeschaltung Beim Abschalten der Erregung wird in der Spule eine sehr hohe Spannungsspitze erzeugt, die mehr als den 10...20- fachen Wert der Spulenspannung erreichen kann und umgekehrt gepolt ist. Mögliche Zerstörungen des schaltenden Halbleiters im Ansteuerkreis der Spule sind die Folge. Abhilfe schafft eine Spulenbeschaltung, d. h. ein parallel zur Spule geschaltetes Dämpfungsglied, das allerdings ein verlangsamtes ➝ Rückfallen des Relais bewirken kann. Häufi g verwendete Beschaltungen siehe Tabelle. Spulenstrom DC-Spulen: Berechnung aus angelegter Spannung und aktuellem Spulenwiderstand nach ohmschem Gesetz. AC-Spulen: Spulenstrom ist aufgrund des induktiven Spulenwiderstandes wesentlich niedriger, als nach ohmschem DCWiderstand zu erwarten wäre, deshalb erfolgt häufi g eine Spezifi kation in den Datenunterlagen. Im Einschaltmoment ist der Strom höher als im Dauerbetrieb. Spulentemperatur (max. zulässig) Die Temperatur der Relaisspule hängt ab von der ➝ Umgebungstemperatur, der in der Spule umgesetzten Leistung (➝ Wärmewiderstand) und evtl. Erwärmung infolge von Stromfl uss über die Kontakte. Die Spulentemperatur darf den maximal zulässigen Wert nicht überschreiten. Bei sehr dichtem Aneinanderreihen mehrerer Relais ist auch mit gegenseitiger Erwärmung zu rechnen. Spulenwiderstand (DC-Wert) Gleichstromwiderstand einer Relaisspule bei Bezugstemperatur (+20 °C); höhere Spulentemperaturen erhöhen den Widerstandswert um 0,4 % / K. Für den Betrieb ist die Erregerspannung entsprechend anzupassen (➝ Ansprechwert). Bei AC-Spulen ist der induktive Widerstand wesentlich größer als der DC-Wert, häufi g wird deshalb zusätzlich die Stromaufnahme der Spule bei Nennerregung angegeben. 2 10
Dimensionierung Spannungsspitze am Relais Veränderung der Rückfallzeit Widerstand Diode Z-Diode Varistor RC-Glied Sperrspannung wesentlich größer als Spulenspannung des Relais, 2...6 x R Spule Durchlassstrom mind. gleich Spulenstrom 2...6 x U Spule etwa 0.7 V wie Spannung der Z-Diode Spannungswert des Z-Spannung: Varistors höher als max. 2...3 x U Spule Betriebsspannung an der Relaisspule je nach Kennlinie des Varistors stark sehr starkgeringgering Anwendung DC und AC nur DC Bemerkung Spulenbeschaltung dauernder Stromfl uss, wenn Spule eingeschaltet ist wegen des stark verlangsamten Rückfallens verlängerte Lichtbogenbrenndauer bei hohen Schaltlasten; reduzierte Lebensdauer möglich; nicht empfehlenswert bei hohen Schaltlasten und Lebensdaueranforderungen DC, bei gegeneinander gepolten Z-Dioden auch für AC zusätzliche Seriendiode notwendig, empfehlenswerteste Spulenbeschaltung Widerstandswert R etwa gleich Spulenwiderstand des Relais, Kondensator experimentell ermitteln, etwa 1...100 nF je nach gewählter RC-Kombination je nach gewählter RC-Kombination DC und AC DC und AC verhältnismäßig teuer optimale Kombination ist durch Versuch und Messung zu erproben Standard-Ausführung (bzgl. Spulenwiderstand) Bei manchen Relaistypen gibt es die Möglichkeit, bei derselben Spulen-Nennspannung zwei Spulen mit verschiedenen Widerstandswerten zu wählen. Die niederohmigere Version wird als Standard-Ausführung, die hochohmigere Version als sensitive Ausführung bezeichnet. Stoßfestigkeit (mechanisch), Schockfestigkeit Gibt an, bei welchem mechanischen Stoß (in Vielfachen der Erdbeschleunigung „g“ bei Halbsinusform und 11 ms Dauer) noch keine Funktionsstörungen (Ausfallkriterium: Kontaktunterbrechung von > 10 µs) oder Beschädigungen auftreten; ➝ Verarbeitungshinweise Stossspannungsprüfung Zwischen voneinander isolierten Teilen wird ein kurzer Spannungsimpuls angelegt, der nicht zum Durchschlag führen darf. Beispiel eines solchen Impulses: Max. Spannung 2500 V; Anstiegszeit 1,2 µs; Abklingzeit 50 µs. Temperaturverhalten (thermisches Verhalten) ➝ Ansprechwert, ➝ thermische Dauerbelastbarkeit der Spule, ➝ Spulentemperatur, ➝ Wärmewiderstand, ➝ Umgebungstemperatur Thermische Dauerbelastbarkeit der Spule Höchster Wert einer ➝ Erregungsgröße (meist Spulenspannung), der je nach ➝ Umgebungstemperatur im ➝ Dauerbetrieb an die Spule angelegt werden kann, ohne dass die zulässige ➝ Spulentemperatur überschritten wird. Thermischer Widerstand der Spule ➝ Wärmewiderstand Überspannungskategorie Defi nition nach DIN VDE 0110; 4 Kategorien von I (keine Überspannung) bis IV (Anwendung in Anlagen, in welchen mit Blitzüberspannung zu rechnen ist). Ultraschallreinigung ➝ Verarbeitungshinweise Umgebungstemperatur bei Lagerung und Transport Der maximal zulässige Wert darf nicht überschritten werden, sonst besteht die Gefahr bleibender mechanischer Schäden. Umgebungstemperatur im Betrieb Temperatur, gemessen dicht neben dem Relais. Der max. zulässige Wert darf nicht überschritten werden, sonst besteht die Gefahr bleibender mechanischer Schäden (z.B. reduzierte Kontaktkraft oder Überhitzung der erregten Spule). Umschlagzeit Zeit, während der bei einem ➝ Wechslerkontakt beide Kontaktkreise geöffnet sind. Ungepoltes Relais Die Polarität der Spulenerregung kann beliebig sein. 11
