Kraftzwerg – Flaches 10-A-Relais mit zwangsgeführten Kontakten

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Das Fail-Save-Prinzip

Die gesamte Konstruktion des Relais ist nach dem Fail-Save-Prinzip gestaltet. Um dies zu realisieren sind nachfolgende Fehlerbilder zu betrachten:

• Federbruch von Relaiskontakten,

• Bruch oder Dimensionsveränderung des Ankerstößels,

• Garantierte Kontaktöffnung von 0,5 mm (Einzelkontakt) im gestörten Zustand,

• Sicheres Abfallen des Kontaktsatzes und

• Aufrechterhaltung der Zwangsführung.

Federbruch von Relaiskontakten: Ein Bruch von Kontaktfedern ist normativ bei Relais mit zwangsgeführten Kontakten nach IEC 61810-3 nicht ausgeschlossen. Die Vorkehrungen bei der Relaiskonstruktion um diesen möglichen Fehlerfall abzufangen sind Kontaktkammern, in denen sich die Relaiskontakte befinden. Diese Kammern (Bild 2) sind so gestaltet, dass die Kontaktfeder nach einem möglichen Bruch in dieser Kammer verbleibt und keine Kontaktierung mit anderen Schaltkontakten oder anderen leitenden Teilen, wie beispielsweise Spulenkontakte, Anker, Joch, entsteht.

Bruch oder Dimensionsveränderung des Ankerstößels: Die Kontaktfedern sind im Ankerstößel, der die Bewegung des Ankers auf den Kontaktsatz überträgt, fixiert. Durch einen Bruch des Ankerstößels oder die Veränderung der Kontaktfixierung im Stößel könnten sich die Abstände der Kontakte zueinander und damit auch die zu gewährleistende Öffnungsweite von 0,5 mm verändern. Um dies zu verhindern, wird der Ankerstößel sehr robust gestaltet, was in der Regel eine Überdimensionierung zu Folge hat.

Garantierte Kontaktöffnung von 0,5 mm im gestörten Zustand: Neben der Zwangsführung ist die Dimensionierung der Kontaktfeder und ihr thermisches Verhalten für die Kontaktöffnungsweite zuständig. In erstere Linie sind die Federn weiter vorgespannt als bei Standard-Relais. Hinzu kommt, dass durch die Zwangsführung die „Freiheitsgrade“ im Kontaktsystem sehr gering sind und der auftretende Kontaktverschleiß durch die Einwirkung des Schaltlichtbogens in die dynamische Verformung der Kontaktfeder einbezogen werden muss.

Sicheres Abfallen des Kontaktsatzes: Standard-Industrierelais garantieren in der Regel eine minimale Abfallspannung von 5% der Nennspannung bei einer Umgebungstemperatur von 20°C. Um eine höhere Sicherheit beim Abschalten der Relais in sicherheitsrelevanten Schaltkreisen zu erzielen, verfügen Relais mit Kontaktsätzen nach IEC 61810-3 über eine doppelt so hohe Abfallspannung. Die geforderten 10% der Nennspannung bei 20°C erfordern eine höhere Anzugsleistung des Relaisantriebs. Hinzu kommt auch hier eine größere Vorspannung der Relaiskontakte die ebenfalls in die Kontaktfederdimensionierung einfließt.

Aufrechterhaltung der Zwangsführung: Die Zwangsführung orientiert sich nicht an einer elektrischen Lebensdauer. Die Zwangsführung ist über die gesamte Lebensdauer zu gewährleisten. Das hat zur Folge, dass diese Relais auch über die elektrische Lebensdauer hinaus die zwangsführenden Eigenschaften beibehalten müssen. Damit wird größeres Gewicht auf die Isolationsverhältnisse und Dimensionierung der Konstruktionsteile gelegt.

Neben den formalen Vorgaben, deren Realisierung vorausgesetzt werden, ist die Zuverlässigkeit des Relais von größter Bedeutung. Oft werden komplexe Steuerungen der funktionalen Sicherheit realisiert und der Anwender hat ein hohes Interesse an der Systemverfügbarkeit. Um es auf den Punkt zu bringen: Es wird vorausgesetzt, dass beim Durchschreiten von automatischen Türsystemen im Zug oder Aufzug nichts passiert, es stößt jedoch auf Unverständnis, wenn aufgrund eines Zuverlässigkeitsproblems besagte Türen sich nicht öffnen lassen. Dieser Aspekt trägt dazu bei, dass bewusst nicht an die möglichen Designgrenzen herangegangen wird.

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