Relais-Tipp Einfluss der Polarität auf die Funktion von Relais

Bei einigen Varianten elektromagnetischer Relais kann die Polarität die Funktionsfähigkeit und Lebensdauer des Relais beeinflussen. Wir zeigen, worauf man achten muss.

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TE Connectivity

Ein wesentlicher Vorteil von Relais gegenüber Halbleitern besteht darin, dass sowohl die Ansteuer- als auch die Lastseite im Allgemeinen unabhängig von der Polarität der Spannung und damit auch des Stroms sind. Es gibt jedoch Relaisvarianten, bei denen die Polarität einen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit und Lebensdauer haben kann.

So ist bei gepolten bzw. bistabilen Relais die Polarität der Ansteuerspannung durch den Permanentmagneten im Magnetkreis vorgegeben. Auch bei der Verwendung von Löschdioden auf der Spulenseite ist die Polarität definiert.

Allerdings wird von der Verwendung dieser Spulenbeschaltung abgeraten (siehe auch Relaistipp in EP 18/2013 „Spulenbeschaltung von Relais“). Auf der Lastseite gibt es verschiedene Effekte, die dazu führen können, dass eine bestimmte Polarität empfehlenswert bzw. einzuhalten ist.

Der Lichtbogen beim Trennen von Lastströmen führt zu einem Kontaktabbrand bzw. einer Materialwanderung. Die Form und Stärke des Abbrands und die Richtung der Materialwanderung hängen vom Kontaktmaterial und den Lastparametern ab.

Bei Relais mit asymmetrischen Kontaktformen und Kontaktmaterialien kann die elektrische Lebensdauer von der Polarität der Last abhängen. Die Optimierung eines Relais auf eine bestimmte Anwendung kann z.B. zu solchen polaritätsabhängigen Kontaktsystemen führen.

Bei bistabilen Relais kann ein sehr hoher Laststrom, wie er bei Kurzschlüssen oder beim Anlauf von sehr leistungsstarken Motoren auftritt, zu einer sogenannten Lastkreisrückwirkung führen. Der hohe Laststrom im Relais erzeugt ein Magnetfeld, welches das Magnetsystem der Erregerseite beeinflusst.

Eine Schwächung des Magnetsystems führt zu einer Reduktion der Schockfestigkeit. Im Extremfall können auch die Kontakte öffnen. Eine Verstärkung des Magnetsystems kann in diesem Fall dazu führen, dass die Ansteuerung der Rücksetzspule nicht mehr zu einem Abschalten des Relais führt.

Abhängig von der Relaiskonstruktion können die beschriebenen kritischen Effekte im Bereich von mehr als 1000 A auftreten. Die bevorzugte Polarität hängt dann von der Anwendung ab.

Bei Relais mit Löschmagneten auf der Kontaktseite (siehe auch Relaistipp in EP 11/2016 „Wie funktionieren Löschmagnete") werden die Löschkammern für eine Lastpolarität optimiert. Bei entgegengesetzter Lastpolarität können die spezifizierte Abschaltfähigkeit und elektrische Lebensdauer reduziert sein. Insbesondere die Reduzierung der Abschaltfähigkeit könnte im Fehlerfall (z.B. Kurzschluss) zu einem Risiko werden.

Wenn im Datenblatt des Relais die Lastpolarität nicht vorgegeben ist, gelten die spezifizierten Parameter wie Abschaltfähigkeit und elektrische Lebensdauer für beide Polaritäten.

* Olaf Lorenz arbeitet als Applikationsingenieur bei TE Connectivity in Berlin.

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