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Elektromechanische Relais Anwendungsmöglichkeiten für bistabile und monostabile Relais

| Autor / Redakteur: Dr. Werner Johler, Roman Dietrich, Bernhard Schmidt, Thomas Kerneker* / Kristin Rinortner

Heute werden in den meisten Anwendungsbereichen monostabile Relais eingesetzt. Doch auch bistabile Varianten bieten in vielen Einsatzfällen Vorteile. Anhand von Beispielen aus den Bereichen Automobil-, Signal- und Netzrelais sowie Vergleichen zwischen monostabilen und bistabilen Relais zeigt der Beitrag zeitgemäße Anwendungsmöglichkeiten für bistabile Relais auf.

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Tyco Electronics hat in den wichtigsten Leistungsklassen, die im Automobilbereich eingesetzt werden, bistabile Relais im Portfolio: Die Produktfamilien Mini/Micro Plug-In, PK2, Micro K, BDS-A und MRP2 (v.l.n.r. ohne MRP2).
Tyco Electronics hat in den wichtigsten Leistungsklassen, die im Automobilbereich eingesetzt werden, bistabile Relais im Portfolio: Die Produktfamilien Mini/Micro Plug-In, PK2, Micro K, BDS-A und MRP2 (v.l.n.r. ohne MRP2).
( Archiv: Vogel Business Media )

Heute werden in unterschiedlichen Applikationen hauptsächlich monostabile Relais eingesetzt. Diese benötigen eine dauerhafte Spulenerregung, um den Schaltzustand aufrecht zu halten. Als Wärmequellen treten somit Relaisspule und Lastkreis in Erscheinung, deren gesamte Verlustleistung abgeführt werden muss.

Bei bistabilen Relais genügt ein kurzer Schaltimpuls von wenigen Millisekunden an der Spule, um den Schaltzustand der Kontakte zu verändern. Danach hält der magnetische Fluss eines integrierten Dauermagneten die Schaltstellung aufrecht, die Versorgung der Relaisspule kann abgeschaltet werden und es fällt dort keine weitere Verlustleistung an. Dadurch reduziert der Einsatz von bistabilen Antriebssystemen die Eigenerwärmung und erlaubt bei gleichen Lastverhältnissen eine höhere Stromtragfähigkeit oder einen Einsatz des Relais bei höheren Umgebungstemperaturen.

Beispiele aus dem Bereich Signalrelais

Hohe Umgebungstemperaturen und hohe Leistungsdichten prägen moderne Applikationen von Signal- und Hochfrequenzrelais. Mit den zunehmend kleineren Bauformen steigt der thermische Widerstand von elektromechanischen Relais an. Bei modernen Konstruktionen muss mit einem thermischen Widerstand bis zu 130 K/W gerechnet werden, d.h. bei einer Verlustleistung von 1 W erwärmt sich das Bauelement um bis zu 130°C.

Abhängig von den eingesetzten Materialien sollte die Dauergebrauchstemperatur bei Signal- und Hochfrequenzrelais ein Niveau von 125°C nicht übersteigen. Werden elektromechanische Relais bei hohen Umgebungstemperaturen und/oder gleichzeitig bei hohen Lasten eingesetzt, werden Spulentemperaturen von deutlich über 85°C erreicht. Diese Temperaturerhöhung führt dazu, dass ein monostabiles Relais bei Nennspannung nicht mehr zuverlässig eingeschaltet werden kann.

Bild 1a: Vergleich zwischen mono- und bistabilen Relais: IM Relais – monostabil (Archiv: Vogel Business Media)

In Bild 1 ist der zulässige Betriebsbereich für ein modernes Signalrelais dargestellt. Die Anzugspannung steigt mit 0,004%/°C an. Der maximal zulässige Spannungsbereich für die Spule ist abhängig von der maximal zulässigen Spulentemperatur (125°C) und vom Laststrom.

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