Magnetismus in der Praxis – Relais-Basiswissen, Teil 2

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DMB RGB Quadrat Online.jpg (DMB Technics AG)

Schaltstrom: Man unterscheidet zwischen Ein- und Ausschaltstrom. Die maximalen Werte sind abhängig von der geforderten Lebensdauer, der Lastart und den Temperaturprofilen. Da die meisten Relais für sehr unterschiedliche Lasten eingesetzt werden, werden in Datenblättern immer nur die Werte für einige Beispiellasten angegeben. Es gibt auch keine einheitliche Definition dieser Werte. Daher sind die Angaben unterschiedlicher Hersteller nur sehr bedingt vergleichbar.

Grenzdauerstrom: Das ist der Strom, der dauerhaft vom Kontakt geführt werden kann, ohne dass es zu einer Überschreitung von Grenztemperaturen oder kritischen Veränderungen anderer Relaisparameter kommt. Auch dieser Wert ist temperaturabhängig.

Grenzkurzzeitstrom: Dabei handelt es sich um den Strom, der für eine definierte Zeit geführt werden kann, ohne dass es zur Überschreitung von Grenztemperaturen oder kritischen Veränderungen anderer Relaisparameter kommt. Dieser Wert ist bei elektromechanischen Relais aufgrund des Aufbaus deutlich höher als bei Halbleitern. Der Wert ist relevant bei Lasten, deren Ein- oder Ausschaltstrom höher als der Dauerstrom ist (beispielsweise Kondensatoren oder Anlauf- und Blockströme von Motoren). Er ist ebenfalls wichtig bei der Beurteilung, ob ein Relais die Zeit-Strom-Paare einer Sicherungskennlinie unbeschadet übersteht.

Schaltleistung: Sie ergibt sich aus dem Produkt von Schaltstrom und Schaltspannung. Speziell bei Gleichstromanwendungen (DC) hängt die maximale Schaltleistung von der Schaltspannung ab. Die Schaltleistung bezeichnet den Wert, ab dem der Lichtbogen nicht mehr von alleine erlischt und somit das Relais zerstören würde. In Lastgrenzkurven werden auch oft die Werte angegeben, die ein Relais mit einer definierten Anzahl von Schaltzyklen abschalten kann.

Schaltspannung: siehe Schaltleistung.

Elektrische Lebensdauer: Die elektrische Lebensdauer hängt von vielen Parametern ab und wird für definierte Lasten in der Anzahl der erreichbaren Schaltzyklen angegeben. Teil 7 dieser Serie beschäftigt sich detailliert mit der Lebensdauer von Relais.

Schaltzeiten: Die Ansprechzeit ist die Zeit vom Anlegen der Spulenspannung bis zum vollständigen Erreichen der Arbeitsstellung und beinhaltet die mögliche Prellzeit des Kontakts. Sie ist abhängig von der Spannung und der Temperatur und kann sich während der Lebensdauer durch Veränderungen der Kräfte und Wege des Feder-Anker-Systems ändern. Die Rückfallzeit ist die Zeit vom Wegnehmen der Spulenspannung bis zum vollständigen Erreichen der Ruhestellung. Sie hängt im Wesentlichen von der Spulenbeschaltung ab (siehe Relaistipp Möglichkeiten zur Spulenbeschaltung von Relais 42270645).

Vibrations- und Schockfestigkeit: Man unterscheidet zwischen der funktionalen und zerstörenden Festigkeitsgrenze. Bis zu der funktionalen Grenze ändert sich der Schaltzustand nicht. Bis zu der zerstörenden Grenze wird das Relais nicht beschädigt, kann aber den Schaltzustand ändern. Die Festigkeitsgrenze ist abhängig von der Belastungsrichtung bzw. Belastungsachse. In Datenblättern wird meist nur die untere Grenze angegeben. Dauerhafte Schwingbelastungen können auch unterhalb der funktionalen und zerstörenden Grenze zu Ermüdungsbrüchen einzelner Relaiskomponenten führen.

Mechanische Parameter: Kontaktkraft, Kontaktabstand und Abbrandreserve (Überhub) bestimmen die Leistungsfähigkeit des Relais in Bezug auf Lebensdauer, Vibrations- und Schockfestigkeit, Grenzdauerstrom, maximale Schaltleistung etc. Sie sind elementar für die Entwicklung und Produktion von Relais, aber für den Anwender nur selten relevant.

Weitere Parameter sind die Isolation, die Umgebungstemperatur, die Schutzart, die Entflammbarkeit und das Gewicht.

Isolierung: Die Isolierung beschreibt die Durchschlagfestigkeit bei hohen Spannungen zwischen der Lastseite (Kontakt) und der Ansteuerseite (Spule) bzw. zwischen zwei offenen Kontakten. Werden Lasten mit Spannungen >60 V DC bzw. >25 V AC geschaltet, ist eine sichere Isolierung wichtig. Üblicherweise wird diese durch die in der IEC 60664 definierten Luft- und Kriechstrecken realisiert.

Umgebungstemperatur: Damit ist die Temperatur in der unmittelbaren Umgebung des Relais gemeint. Angegeben wird oft der Temperaturbereich (z.B. –10 bis 55°C), in dem das Relais ohne Einschränkungen verwendet werden kann. Es ist zu beachten, dass viele Relaisparameter temperaturabhängig sind.

Schutzart: Die Schutzart bzw. Dichtheit wird meistens über die RT-Klassen der IEC 61810-1 oder die IP-Klassen der IEC 60529 spezifiziert. Die RT-Klassen gehen von „offen“ (RT 0) über „staubgeschützt“ (RT I) und „waschdicht“ (RT III) bis „hermetisch dicht“ (RT V). Die IP-Klassen beschreiben die Dichtheit gegenüber Festkörpern (erste Ziffer) und Wasser (zweite Ziffer), jedoch nicht gegenüber Gasen. Häufige Anforderungen sind IP54 (staubgeschützt und Spritzwasser geschützt) oder IP67 (staubdicht und geschützt gegen zeitweiliges Untertauchen).

Entflammbarkeit: Gebräuchlich sind Anforderungen nach der UL94. Diese lässt sich nur auf Proben der verwendeten Kunststoffe und nicht auf komplette Relais anwenden.

Gewicht: Gemeint ist hier das Einzelgewicht der Komponente Relais.

Im nächsten Teil unserer Serie erläutern wir den Aufbau der Spulensysteme.

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

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