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Frank Polley, Produktmanager Relaiskoppler und Halbleiter-Relais bei Weidmüller: „Beide Relaisarten haben ihre Daseinsberechtigung. Während bei Relais die Miniaturisierung bereits die physikalischen Grenzen erreicht hat, gibt es bei Halbleiterrelais noch neue Entwicklungen in Richtung einer größeren Schaltleistung und Funktionsintegration.“ — (Bild: Weidmüller)

Frank Polley, Produktmanger Relaiskoppler und Halbleiter-Relais bei Weidmüller: Sowohl klassische Elektromechanische wie auch Halbleiter-Relais haben ihre Daseinsberechtigung – es kommt auf Applikation und Aufgabe an, welche die Relais erfüllen müssen. Erstere werden in der Praxis aufgrund ihrer Eigenschaften wie potenzialfreies Schalten, galvanische Trennung oder geringe Übergangswiderstände geschätzt. Das Relais kann ein bis vier Kontakte aufweisen, die als Schließer-, Öffner- oder Wechsler-Kontakt ausgeführt sind. Die Kontakte können sowohl AC- wie auch DC-Spannungen schalten.

Bildete man in der Vergangenheit mit Relais oft die Boolesche Algebra nach, so hat sich ihr Einsatz gewandelt. Relais werden als Schaltverstärker eingesetzt zum Schalten von hohen elektrischen Leistungen mit niedriger Eingangsleistung. Kunden schätzen vor allem die ‚physische Öffnung‘ des Stromkreises, der Lastkreis wird Spannungsfrei geschaltet. Bei Halbleiterrelais müssen Anwender den verbleibenden Leckstrom berücksichtigen.

Eine weitere Aufgabe: Das gleichzeitige und potenzialgetrennte Schalten mehrerer Laststromkreise mit nur einem Steuerstromkreis. Anwender legen besonderen Wert auf die galvanische Trennung zwischen den steuernden und zu schaltenden Stromkreis, das heißt das Relais dient der Potenzialtrennung. Elektromechanische Relais sind erschütterungs- und stoßempfindlich, haben eine Geräuschentwicklung beim Schalten und verschleißen.

Und hier kommen Halbleiter-Relais ins Spiel: Sie bieten gegenüber elektromechanischen Relais gleich mehrere Vorteile: Sie schalten über eine lange Lebensdauer hinweg hoch zuverlässig, verursachen keine Geräusche und schalten Lasten prellfrei. Unempfindlich gegenüber Schock und Vibrationen beeinflussen bzw. stören sie nicht, benachbarte Baugruppen während des Schaltvorgangs durch elektromagnetische Felder oder Schaltfunken. Außerdem lassen sich Halbleiterrelais problemlos mit ‚Intelligenz‘ ausstatten – ein besonders interessanter Aspekt beim Thema Industrie 4.0.

Halbleiter-Relais besitzen hohe Schaltzyklen, sie sind besonders prädestiniert für das häufige Schalten hoher ohmscher Lasten - wenn ihre interne Verlustleistung in der Anwendung vernachlässigt werden kann. Halbleiter-Relais kommen etwa beim Takten einer Heizung zum Einsatz, um die Heizleistung zu regeln. Im Vergleich zu elektromechanischen Relais verschleißen sie nicht, das heißt ihre Lebensdauer ist quasi unbegrenzt – über viele Jahre hinweg schalten sie Lasten zuverlässig.

Fazit: Wie eingangs erwähnt: Beide Relaisarten haben ihre Daseinsberechtigung – es kommt halt auf die jeweilige Applikation an.

Während bei Relais die Miniaturisierung bereits die physikalischen Grenzen erreicht hat, gibt es bei Halbleiterrelais noch neue Entwicklungen in Richtung einer größeren Schaltleistung und Funktionsintegration. Sie lassen sich beispielsweise vorteilhaft zur Lastüberwachung und Auswertung einsetzen. Dieser Trend wird aus dem Automobilbereich heraus getrieben, zum Beispiel bei der Scheinwerfer-Überwachung. Diese Mechanismen sind auch für die Industrie interessant und werden entsprechend genutzt. Ein weiterer Trend stellt die Kombination von mechanischen Relais und Halbleiterrelais über u-Controller dar. Diese Entwicklung kombiniert die Vorteile beider Techniken, etwa zur Verschleißminimierung an Relaiskontakten.

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Nachgefragt – Teil 1

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