Elektromechanische
Elektromechanische Relais – Begriffe und Hinweise für die Praxis Abbrand (Kontaktabbrand) Beim Schalten mittlerer und hoher Lasten verdampft im ➝ Lichtbogen Kontaktmaterial, das sich als pulverförmiger Belag auf Kontaktfl äche und Kontaktumgebung ablagert. Der auftretende Materialverlust der Kontaktstücke begrenzt die ➝ elektrische Lebensdauer. Falls die Relaisspule infolge einer vorhergehenden Erregung noch nicht auf Umgebungstemperatur abgekühlt ist, so muss die tatsächliche Spulentemperatur zugrunde gelegt werden. Wenn für diesen Fall im Einzeldatenblatt des betreffenden Relais keine Korrekturfaktoren angegeben sind, so kann eine grobe Abschätzung der Spulentemperatur durchgeführt werden: Spulentemperatur = Umgebungstemperatur plus Übertemperatur gemäß dem ➝ Wärmewiderstand. Im Diagramm kann dann abgelesen werden, welche Minimalspannung für den Betrieb des Relais nötig ist. Anschlußart PCB: Relais für Leiterplatteneinbau: Relais werden auf die Leiterplatte gelötet, mechanische Fixierung und elektrischer Anschluß nur über die Leiterplatte. PCB und Steckanschluß: Relais werden auf die Leiterplatte gelötet, die Kontaktierung für den hohen Laststrom erfolgt über den Steckanschluß, kleinere Ströme (z.B. für Kontrollfunktionen) werden über die Leiterplatte geführt. Steckanschluß: Kontaktierung nur über Steckerstifte, entweder mit Einzelsteckern oder Stecksockeln. Ansprechen Änderung der Schaltstellung eines Relais vom Ruhezustand (z.B. ➝ Schließerkontakte geöffnet) in den Arbeitszustand (z.B. Schließerkontakte geschlossen), verursacht durch Anlegen der ➝ Erregungsgröße. Dieser Vorgang wurde früher „Anziehen“ genannt. Ansprechklasse Klassifi zierung des Ansprechwertes nach VDE 0435 / IEC 255 / DIN EN 60255. Ansprechleistung Elektrische Leistung, die bei Anlegen des Ansprechwertes und Bezugstemperatur (+20 °C) in einer Spule mit Nennwiderstandumgesetzt wird. Ansprechwert, meist Ansprechspannung Kleinster zulässiger Wert an der Wicklung, mit dem ein Relais bei Bezugstemperatur (Spulentemperatur: +20 °C) sicher anspricht. Der tatsächliche Meßwert für ein Relais darf unter diesem spezifi zierten Wert liegen. Beim spezifi - zierten Wert muß jedes Relais angesprochen haben. Für Spulentemperaturen, die von +20 °C abweichen, ist die Ansprechspannung (minimale Betriebsspannung) von Relais mit DC-Spulen mit einem Korrekturfaktor gemäß Diagramm zu multiplizieren. Korrekturfaktor Spulentemperatur (°C) Bei Relais mit AC-Spulen ist die temperaturabhängige Abweichung der Ansprechspannung vom Referenzwert wesentlich niedriger, da der wärmeabhängige ohmsche Anteil des ➝ Spulenwiderstandes deutlich kleiner als der induktive Anteil ist (der keine Temperaturabhängigkeit aufweist). Ansprechzeit Zeit zwischen dem Anlegen des Erregungs-Nennwertes (z.B. Nennspannung) an eine Spule der Temperatur +20 °C und dem ersten Öffnen des Öffnerkontaktes bzw. dem ersten Schließen des Schließerkontaktes. ➝ Prellzeiten sind nicht mit eingerechnet. Bei erhöhter Spulenerregung reduziert sich die Ansprechzeit wesentlich. Anwendungshinweise Sehr unterschiedliche Lasten (z.B. hohe Schaltlast und Messsignale) sollten nicht mit demselben Relais geschaltet werden; Abbrandprodukte vom Schaltvorgang der hohen Last können die Kontakte des Messsignales verunreinigen. Die ➝ minimale Schaltlast sollte nicht unterschritten werden. Manche Klebemassen, Isolierungen, Wärmeleitpasten, Schaltmatten, Fette oder Öle enthalten Silikon. Ausgasende oder kriechende Bestandteile des Silikons können sich mittel-oder langfristig auf Kontakten anlagern und im Schaltlichtbogen zu hochohmigen Belägen verbrannt werden. Wir raten zur Vermeidung jeglichen Silikons in der Nähe der Relais. Die ➝ Erregungsgröße ist als Rechtecksignal an die Spule zu schalten; ➝ Signalform zur Ansteuerung des Spulenkreises. Offene Relais (Relais ohne Schutzkappe; ➝ Schutzart Kategorien) besitzen keinerlei Kapselung gegen Berührung, korrosive Einfl üsse und Fremdkörper. Sie sollten deshalb in ein Gehäuse eingebaut werden, das den nötigen Schutz gewährleistet. 2 2
Phasensynchrones Schalten ist zu vermeiden; ➝ Phasensynchronität. Der Betrieb von Relais bei sehr hoher Feuchte ist wegen möglicher Korrosionen problematisch. Wesentlicher Unterdruck in der Relaisumgebung reduziert die ➝ Spannungsfestigkeit. Brennbare Gase in der Umgebung des Relais können durch den Schaltlichtbogen entzündet werden. Selbst bei waschdichten Relais verhindert die Kapselung langfristig nicht das Eindringen brennbarer Gase. Vor allem bei ➝ gepolten Relais ist eine gewisse Beeinfl ussung von Ansprech- und Rückfallwert durch starke externe Magnetfelder (z.B. andere gepolte Relais in direkter Umgebung, Permanentmagneten) möglich. Werden mit waschdichten Relais große Lasten bei hohen Schaltfrequenzen geschaltet, so kann ein ➝ Belüften des Relais zu verlängerter ➝ elektrischer Lebensdauer führen. Anderseits dringen durch ein Belüftungsloch aber möglicherweise korrosive Gase in das Relais ein, was negative Auswirkungen auf die Kontaktzuverlässigkeit haben kann. Falls benachbarte Federsätze (➝ Kontaktart) innerhalb desselben Relais auf wesentlich unterschiedlichen Potentialen liegen und an den schaltenden Kontakten ein energiereicher ➝ Lichtbogen entsteht, so ist ein Kurzschluß zwischen den Federsätzen nicht auszuschließen. Eine klärende Rücksprache beim Lieferanten der Relais ist empfehlenswert. Abhilfe schafft ggf. – ein anderer Schaltungsaufbau, der stark unterschiedliche Potentiale zwischen den Federsätzen vermeidet, – das Vorsehen eines zwischen den stromführenden Federsätzen liegenden Federsatzes, der elektrisch nicht angeschlossen ist, – die Verwendung eines Relais mit besonderer Isolation zwischen den Federsätzen, – der Einsatz mehrerer getrennter Relais. Beispiele solcher kritischer Anwendungen sind in folgenden Schaltbildern dargestellt. Last 1 Wenn infolge hoher elektrischer Lasten an schaltenden Kontakten starke Lichtbögen auftreten, so besteht die Möglichkeit, dass der Lichtbogen nicht abreißt, auch wenn der Mittelkontakt eines ➝ Wechslers bereits den bisher geöffneten Gegenkontakt berührt. Die eigentlich voneinander isolierten äußeren Kontakte sind dann über den Lichtbogen miteinander verbunden, was z.B. in unten aufgeführten Schaltungen zu Kurzschlüssen führt. Abhilfe schafft die Verwendung eines weiteren Relais, das den Stromkreis unterbricht, bevor das Wechslerrelais umschaltet und ihn erst nach dem Umschalten wieder schließt. kritische Anwendungen Last 2 kritische Anwendungen Last Last Last Wir empfehlen, die Leiterbahnen beim Einsatz von Leiterplattenrelais ausreichend zu dimensionieren um eine Überhitzung zu vermeiden. Bevor ein Kunde Relais in Anwendungen einsetzt, in welchem diese Schock und Vibration ausgesetzt sind, raten wir, sich mit uns in Verbindung zu setzen um den problemlosen Einsatz zu klären. Bevor ein Kunde Relais für den Start der Serienfertigung freigibt, sollen ausführliche Tests unter möglichst realen Serienfertigungsbedingungen durchgeführt werden, um nachfolgend eine problemlose und fehlerfreie Serienfertigung zu ermöglichen. Der Kunde ist für die Entscheidung einer Auswahl eines geeigneten Produktes, bezogen auf seinen Anwendungsfall, selbst verantwortlich. Der Betrieb von unseren Produkten außerhalb der Spezifi kationen birgt immer die 3
