Elektromechanische
Elektromechanische Relais – Begriffe und Hinweise für die Praxis Gebrauchskategorien Die DIN VDE 0660 teilt verschiedene Fälle der Schaltlasten in Kategorien (z.B. AC-1, AC-15, DC-1, DC-13) ein. Diese Unterteilung gilt eigentlich nur für Niederspannungs- Schaltgeräte (z.B. Schütze), wird aber in Einzelfällen auch auf Relais angewandt. Gepoltes Relais Sein Magnetsystem enthält einen Permanentmagneten, deshalb muss die angegebene Spulenpolarität eingehalten werden; sonst erfolgt keine Schaltfunktion. Auch bei bestimmten Zusatzeinrichtungen in Relais, wie z.B. Löschdiode (➝ Spulenbeschaltung) oder ➝ LED-Anzeige, ist die Spulenpolarität zu beachten. Haltewert, meist Haltespannung Spannungswert (seltener auch Stromwert) an der Relaisspule, bei welchem ein Relais (nach vorheriger kurzer Spulenerregung mit Nennwert) noch im Arbeitszustand verbleibt. Dieser Wert wird für Schaltrelais üblicherweise nicht garantiert. Falls in einer Anwendung die Spulenerregung im Dauerbetrieb abgesenkt werden soll (z.B. als reduzierter DC-Wert oder als getaktete Spulenerregung), so ist eine Rücksprache mit dem Relaislieferanten empfehlenswert. Impulsspannungsfestigkeit ➝ Stossspannungsprüfung Isolationsaufbau ➝ Isolationsgruppe Isolationsgruppe Defi nition nach älterer VDE 0110; die Einteilung erfolgt nach Isolationsminderung infolge von Umwelteinfl üssen, Beanspruchung durch Überspannung und Isolationsnennspannung. 5 Gruppen von A0 (keine Beeinfl ussung) bis D (sehr große Beeinfl ussung). Angabe z.B.: Isolationsgruppe C bei 250 VAC / 300 VDC. In der aktuellen DIN VDE 0110 werden ➝ Verschmutzungsgrade defi niert. Isolationsnennspannung, Isolationsbemessungsspannung ➝ Isolationsgruppe Isolationswiderstand Elektrischer Widerstand, gemessen zwischen voneinander isolierten Relaisteilen mit einer Prüfspannung von 500 VDC. Kapazität Voneinander isolierte Relaisteile wirken als Kondensator, diese Kapazität wird in pF angegeben. Wichtiger Wert für Hochfrequenz-Anwendungen. Kontaktabbrand ➝ Abbrand Kontaktabstand Abstand zwischen den Kontaktstücken bei offenem Kontaktkreis. Kontaktart Die drei wichtigsten Kontaktarten (aufgrund ihrer Anordnung im Relais auch als Kontaktfedersatz bezeichnet) sind ➝ Schließerkontakt, ➝ Öffnerkontakt und ➝ Wechslerkontakt. Sie werden häufi g wie folgt abgekürzt: deutsch englisch amerikanisch Schließer 1 make A SPST-NO (normally open) Öffner 2 break B SPST-NC (normally closed) Wechsler 21 changeover C SPDT Die folgenden Schaltbilder zeigen wichtige Kontaktarten bei unerregtem Relais („Ruhestellung“): Schließer Öffner Wechsler Doppelschließer Brückenschließer Kontaktklasse In VDE 0435 und DIN IEC 255 Teil 7 werden die Kontakte je nach ihrer Schaltlast in der praktischen Anwendung in 4 Klassen eingeteilt; ➝ Kontaktwiderstand. Kontaktkraft Kraft, die zwei Kontaktstücke bei geschlossenem Kontaktkreis aufeinander ausüben. Bei Öffnerkontakten ➝ ungepolter Relais ist die Kontaktkraft nur durch die Vorspannung der Kontaktfedern gegeben. ➝ Schließerkontakte werden durch die Magnetkraft des Spulenkreises gegeneinandergepreßt; Kontaktkräfte und deshalb auch ➝ Vibrations- und ➝ Stoßfestigkeit sind höher. Kontaktmaterial Die Wahl des optimalen Kontaktmaterials ist von großer Bedeutung für die zuverlässige Kontaktgabe, wobei der mögliche Einsatzbereich auch von der Art des Relais abhängt. Die folgende Aufl istung ist nur eine Auswahl der gängigsten Kontaktmaterialien und kann lediglich grobe Anhaltspunkte geben. Genauere Angaben enthalten die detaillierten Datenunterlagen zum jeweiligen Relaistyp; in allen Zweifelsfällen ist eine Rücksprache beim Relaislieferanten zu empfehlen. 2 6
Gold (Au) – sehr korrosionsbeständig; wichtigster Werkstoff für zuverlässige Kontaktgabe bei niedrigen Schaltleistungen – Anwendung aus Kostengründen als Goldaufl age – eine porenfreie, für niedrige Lasten geeignete Goldschicht ist bei Schichtdicken von mindestens 3 µm gegeben – Hauchvergoldung (typ. 0,2 µm) dient lediglich als Lagerschutz – wegen Verschweißgefahr ungünstig bei hohen Lasten Silber-Palladium (AgPd), typisch 30...60 % Pd – für mittlere Lasten; wenn vergoldet, auch für niedrige Lasten geeignet – korrosionsbeständig gegen Schwefelgase – geringe ➝ Materialwanderung – häufi g verwendet in der Kommunikationstechnik Silber (Ag), reines Ag oder mit sehr geringen Zusätzen (z.B. 0,15 % Ni) – günstig im mittleren Lastbereich – weniger geeignet für hohe Wechselspannungslasten und große Einschaltströme Hartsilber (AgCu), typisch 3 % Cu – günstig im mittleren Lastbereich – weniger geeignet für hohe Wechselspannungslasten und große Einschaltströme – ➝ abbrandfester als Ag Silber-Nickel (AgNi), typisch 10 % Ni – für mittlere und höhere Schaltleistungen – bessere ➝ Abbrandfestigkeit und Verschweißfestigkeit als AgCu Silber-Cadmiumoxid (AgCdO), typisch 10 % CdO – für hohe Schaltlasten, vor allem in Netzspannungsanwendungen – geringe Schweißneigung, gute ➝ Abbrandfestigkeit – wenig geeignet für niedrige Lasten Silber-Zinnoxid (AgSnO2, typisch 10 % SnO2) – für hohe Schaltlasten, vor allem in Netzspannungsanwendungen, auch bei großen Einschaltströmen – sehr geringe Schweißneigung, gute ➝ Abbrandfestigkeit – geringe ➝ Materialwanderung beim Schalten von Gleichspannung – bei ohmschen Lasten geringere Lebensdauer als AgCdO – wenig geeignet für niedrige Lasten Kontaktwiderstand Elektrischer Widerstand eines geschlossenen Kontaktes, gemessen an den Anschlüssen des Relais. Je nach Kontaktanwendungsklasse sind in DIN IEC 255 Teil 7 unterschiedliche Werte für Messspannung und -strom defi niert: Anwendungsklasse 0 1 2 3 Kriechstrecke Kürzester Abstand zwischen zwei leitenden Teilen, gemessen entlang der Oberfl äche eines Isolierstoffes. Kriechstromfestigkeit Maßzahl für die Kriechwegbildung von Isolierstoffen; eine wässrige Lösung tropft auf ein Prüfmuster und führt bei angelegter Spannung zur elektrolytischen Leitung und zur Ausbildung von Kriechwegen. Die Angabe erfolgt als PTI- oder CTI-Wert, je nachdem ob es sich um eine Einzelprüfung oder eine Prüfserie handelt. Für manche Anwendungen schreiben die entsprechenden Normen bestimmte Mindestwerte vor. Lastgrenzkurve bei DC ➝ Lichtbogen Schaltlast in praktischer Anwendung 0...30 mV / 0...10 mA 30 mV...60 V / 10...100 mA 5...250 V / 0,1...1 A 5...600 V / 0,1...100 A Messlast für Kontaktwiderstand 30 mV / 10 mA 100 mV / 10 mA 24 V / 100 mA 24 V / 1 A LED-Anzeige parallel zur Spule Leuchtdiode in einem Relais (vor allem Industrierelais), die anzeigt, dass an der Relaisspule eine Betriebsspannung anliegt. Im Gegensatz zur ➝ Schaltstellungsanzeige signalisiert die LED nicht unbedingt den Schaltzustand der Kontakte, z.B. wenn an der Spule eine zu niedrige Betriebsspannung anliegt. Die Spulenpolarität ist zu beachten. Lichtbogen Bereits bei Spannungen von einigen V und Strömen von weniger als 100 mA treten beim Öffnen und Schließen von Kontakten elektrische Entladungsvorgänge auf. Bei höheren Werten (z.B. ab 12 V / 0,4 A für Silber-Kontakte) sind thermische Lichtbögen möglich, also ein Stromfl uss, obwohl sich der Kontakt bereits geöffnet hat. Bei Erreichen eines genügend großen Kontaktabstandes erlischt der Lichtbogen. Die maximal zulässigen DC-Werte, bei denen der Lichtbogen noch erlischt, sind häufi g als sog. Lastgrenzkurve, Lichtbogengrenzkurve oder Spannungs-Strom-Wertepaare in den Relais-Datenunterlagen veröffentlicht. Werden diese Werte überschritten, so ist zunächst mit einem stehenden Lichtbogen zu rechnen, der dann schnell zum Ausfall des Relais führt. Beim Schalten von AC-Lasten erlischt der Lichtbogen spätestens zum nächsten Nulldurchgang von Schaltspannung bzw. -strom. Deshalb kann eine wesentlich höhere Leistung geschaltet werden als bei DC. 7
