Elektromagnetische Mini-Relais
(10 558)Die Funktion elektromagnetischer Relais ist trivial, aber äußerst wichtig. Hierbei handelt es sich um elektromechanische Bauteile, die es ermöglichen, hohe Ströme (Lasten) durch Signale mit relativ geringer Stromstärke zu steuern, sowie – falls erforderlich – auch niedrigen Spannungen. Sie können auch die umgekehrte Funktion erfüllen, z.B. ein Lämpchen am Panel einschalten, das einen hohen Stromfluss im gesteuerten Kreis signalisiert
Elektromagnetisches Relais besteht aus einer Spule und Kontakten, die durch Verschieben unter dem Einfluss eines Elektromagneten geschlossen werden. Mit anderen Worten: das Anlegen einer Spannung an die Spule führt zum Schließen oder Öffnen eines davon unabhängigen Stromkreises (oder mehrerer Stromkreise, je nach Konfiguration der Klemmen).
Elektromagnetische Relais sind seit vielen Jahrzehnten in der Automatisierung bekannt. Ihr Design unterliegt noch einigen Modifikationen, aber die Vorteile und Grenzen dieser Elemente bleiben gleich. Der Hauptvorteil ist die Trennung des Steuer- und des Regelkreises. Dies gibt elektromagnetischen Relais einen gewissen Vorteil gegenüber Alternativen wie elektronischen Schaltungen auf Basis von Halbleitern (Transistoren). Diese Eigenschaft wird vor allem in der RTV- und Haushaltsgeräteindustrie geschätzt, wo die Sicherheit der Benutzer auch bei unsachgemäßer Bedienung des Gerätes wichtig ist. Der Vorteil von Relais liegt in vielen Fällen auch in der Einfachheit ihres Aufbaus und der einfachen Implementierung in elektronische/elektrische Schaltungen. Der Austausch des Relais in der Steuerung, im Maschinenpark sowie im Auto ist unproblematisch. Viele Relais sind für eine schnelle Montage und Demontage ausgelegt, werden in dedizierte Buchsen eingebettet und in Standardformaten produziert, was die Arbeit von Mechanikern, Wartungstechnikern usw. erleichtert. Leider haben die Relais auch ihre Nachteile - obwohl die Steuerströme klein sind, können sie bei energiesparenden Anwendungen als signifikant angesehen werden (zig oder mehrere hundert Milliampere). Da es sich um mechanische Bauteile handelt, weisen sie einen gewissen Ausfallgrad auf und können ihren Halbleiter-Pendants hinsichtlich der Schaltfrequenz nicht mithalten.
Werfen wir einen Blick auf die grundlegenden Eigenschaften elektromagnetischer Relais, die bei der Auswahl der geeigneten Elemente für die geplante Anwendung oder bei der Suche nach einem Ersatz für ein ausgefallenes Element berücksichtigt werden sollten.
Konfiguration der Relaiskontakte
Der erste Aspekt ist die Konfiguration der Kontakte. Die grundlegenden Abkürzungen sind hier die Symbole NO und NC, die sich aus dem Englischen „normally open“ und „normally closed“ ableiten. Dies bedeutet, dass der relaisgesteuerte Stromkreis je nach Bedarf normal geöffnet oder geschlossen sein kann. Wenn die Aufgabe des Relais darin besteht, den Betrieb des Geräts nur vorübergehend zu unterbrechen, verwenden wir natürlich ein Relais, das den geregelten Stromkreis im Leerlauf schließt. Auf diese Weise unterliegt das Element einem begrenzten Verschleiß (und verbraucht im normalen Betrieb des Geräts keine Energie).
Neben den Abkürzungen NO und NC sind die gängigsten Kontaktkonfigurationen:
SPST (Single Pole Single Throw) – der einfachste Schalter, der einen Eingangskontakt mit einem Ausgangskontakt schließt oder öffnet.
SPDT (Single Pole Double Throw) – ein einzelner Schalter, dessen Eingangskontakt sich in einer von zwei Positionen befinden kann, d.h. mit einem der beiden Ausgangskontakte kurzgeschlossen. Die Verbindung zu einem von ihnen wird geschlossen, wenn keine Spannung an der Relaisspule anliegt.
DPST (Double Pole Single Throw) – ein Doppelschalter. Ein einzelnes Steuersignal aktiviert zwei unabhängige Kreise. Mittels eines solchen Relais kann beispielsweise eine Laststeuerung realisiert werden und eine Kontrollleuchte zeigt an, dass das Gerät eingeschaltet ist.
DPDT (Double Pole Double Throw) – zwei Schalter, deren Eingangskontakte sich in einer der beiden Stellungen befinden können, d.h. mit einem der beiden Ausgangskontakte kurzgeschlossen werden.Kunden von TME, die weniger typische Ausführungs-Layouts suchen, können die technischen Zeichnungen verwenden, die nach dem Bewegen der Maus über das Informationssymbol im Feld "Kontaktkonfiguration" sichtbar sind (dies ist einer der Filter, die oben auf der Seite sichtbar sind).
Grundparameter von elektromagnetischen Relais
Wichtige Parameter der Relais beziehen sich neben der Konfiguration der Kontakte vor allem auf ihre elektrischen Eigenschaften. Hier ist Folgendes zu nennen:
Relaisversion - definiert die allgemeinen Eigenschaften des Elements (z.B. wird es zur Signalsteuerung verwendet oder ist es beständig gegen große Einschaltströme von induktiven Lasten, wie z.B. Motoren). Auch hier finden wir eine Aufteilung in bistabile und monostabile Elemente. Bistabile Relais ändern, wie der Name schon sagt, ihren Zustand nach dem Abschalten der Steuerspannung nicht.
Spulennennspannung - die optimale Spannung, die an die Spule angelegt werden muss, damit das Relais seine Funktion erfüllen kann. Das Anlegen einer zu niedrigen Spannung reicht nicht aus, um den Stromkreis zu aktivieren, während eine zu hohe Spannung den Elektromagnet beschädigen kann. Wichtig ist auch die Unterscheidung zwischen wechsel- und gleichstromgeregelten Systemen.
Maximale geschaltete Spannung - die höchste Potenzialdifferenz, die im gesteuerten Stromkreis auftreten kann. Eine Überschreitung dieses Wertes kann nicht nur das Relais beschädigen, sondern auch den Durchbruch und den Ausfall der Steuerung verursachen (hierdurch besteht Gefahr für Gesundheit und Leben des Bedienpersonals!). Gleiches gilt für den Parameter Maximale Belastung der AC-Kontakte.
Montage, Größe und Pinraster – Relais haben in der Regel eine charakteristische Pinbelegung, die eine falsche Installation verhindert. Bei Komponenten, die auf einer Leiterplatte montiert sind, ist das Ausgabesystem normalerweise mit typischen Rastern (2,54 mm, 5,08 mm usw.) kompatibel. Es gibt auch oberflächenmontierte (SMT) Versionen der Relais. Bei industriellen Lösungen werden jedoch die gängigsten Elemente in der Buchse montiert - dies erleichtert den Austausch des Relais und minimiert den Widerstand der Anschlüsse.
Spulenwiderstand – mit diesem Parameter kann man bestimmen, mit welchem Energieverbrauch bei Verwendung eines bestimmten Elements zu rechnen ist. Außerdem lässt sich damit abschätzen, ob das Relais nicht überhitzt wird.
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