Vom Standard bis zum maßgeschneiderten Netzrelais

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Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Elektromech. Komponenten

Leistungsarmes Ansteuern der Relais

Auf die Ansteuerung von Relais ist besonderes Augenmerk zu legen. Für den Einsatz bei hohen Umgebungstemperaturen bis zu 85°C und das Führen hoher Ströme im Dauerbetrieb bei gleichzeitig minimalem Leistungsverbrauch an der Relaisspule ist eine Haltespannungsabsenkung unerlässlich. Am Beispiel des Solar Relais PCFN (Bild 1) wird auf ein effizientes Verfahren zur leistungsarmen Ansteuerung von Relaisspulen in Invertern eingegangen.

Nach einem Ansteuerimpuls mit Bemessungsspannung und definierter Länge muss die Leistungsaufnahme des monostabilen Gleichspannungsrelais abgesenkt werden. Dies geschieht entweder durch Regeln des Haltestromes der Spule über Pulsweitenmodulation (PWM) oder durch eine fest eingestellte Pulsbreite, die über den gesamten Arbeitstemperaturbereich ein Unterschreiten der Haltespannung der Spule verhindert. Die Frequenz sollte so ausgewählt werden, dass sie außerhalb des hörbaren Bereichs liegt (> 20 kHz).

Der Startimpuls in Höhe der Spulenbemessungsspannung muss zum Schließen der Kontakte für 100 ms an der Spule anliegen. Anschließend ist die Spulenspannung in den Bereich von 4,4 bis 6 V abzusenken (Bild 2).

Elektromechanische Relais für die DC-Eingangsseite der Wechselrichter

Während in der AC-Freischaltstelle elektromechanische Relais bereits Vorschrift sind, wird dies an der DC-Eingangsseite der Wechselrichter noch nicht durch Normen vorgeschrieben. Entschließt sich der Nutzer für den Einsatz eines elektromechanischen Relais, lassen sich diverse Sonderfunktionen wie z.B. das An- und Abschalten des Solarmodulfeldes über große Entfernung per Internet oder Mobiltelefon, sowie die einfache Serviceabschaltung und reversible Notabschaltungen im Fehlerfall realisieren. Für die Spannungen bis zu 900 VDC, die im Leerlauf an PV-Modulen auftreten können, und die üblichen Strombereiche gibt es mit dem Relais LEV200 und dem EV200 (Bild 3) angepasste Lösungen.

Standardrelais für den Interfacebereich im Inverter

Ein weiteres Einsatzfeld von Relais innerhalb der Inverter sind die Anwendungen im Interfacebereich, z.B. für das Schalten eines potenzialfreien Kontaktes. Hierfür genügt die Leistungsfähigkeit eines Standardrelais, beispielsweise eines RE- oder OJ-Relais. Die Kontaktabstände bei den Standardrelais sind in der Regel kleiner als 0,4 mm. Für Umschaltungen von internen Mess- und Prüffunktionen, wie z.B. zur Erdschlussüberprüfung, werden häufig Relais mit einem Kontaktabstand >1,5 mm benötigt, wie z. B. das RP920145. Damit lassen sich Prüfabläufe automatisieren, Betriebszustände signalisieren oder Folgeereignisse auslösen.

Relais für Windenergieanlagen

In Windenergieanlagen werden Standardrelais der 16-A-Klasse wie das RT-Relais beispielsweise in den zentralen Steuereinheiten eingesetzt. Adaptive Windausrichtung der Gondel, lastabhängige Blattverstellung und das Notbremssystem werden von hier gesteuert (Bild 4).

Windenergieanlagen sind oft hohen dynamischen Belastungen ausgesetzt. Große bewegte Massen stellen unter ungünstigen Wetterverhältnissen Gefahren dar. Um Rotorblätter mit 40 m Länge in Sekunden aus dem Wind zu drehen und so die Drehung des Rotorkopfes in gefährlichen Situationen zu stoppen, müssen erhebliche Leistungen an den Rotorverstellungen bereitstehen.

Hierzu werden große Energiespeicher in weniger als 20 s über Stellmotoren entladen. Die Verbindung zwischen Speicher und Stellmotoren wird im Notfall elektronisch ausgelöst und über Relais geschaltet. Bei einer Startspannung von 400 VDC fließen über die Kontakte der Relais anfangs mehr als 600 A in jeden Stellmotor. Eine kompakte Bauform ist wegen beengter Einbauverhältnisse Voraussetzung. Hier kommen gasgefüllte und mit Löschmagneten ausgerüstete Spezialkonstruktionen zum Einsatz, wie zum Beispiel das LEV 200.

Die Liste der Beispiele ließe sich ergänzen um Relais für Schaltaufgaben in Heizungssystemen, die mit alternativer Energie auf der Basis von Brennstoffzellen oder Stirlingmotoren für das Eigenheim betrieben werden oder im Bereich Antrieb im Kraftfahrzeugbau.

*Herbert Sallmaier ist als Product Manager General Purpose Relays, PCB bei Tyco Electronics in Wien tätig.

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