Relais Die Superhelden in der Sicherheitstechnik

Autor / Redakteur: Markus Bichler * / Kristin Rinortner

Sie schützen Wohl und Leben von Mensch und Maschine: Relais mit zwangsgeführten Kontakten nach IEC 61810-3 erkennen Fehler und verhindern dadurch Unfälle in Sicherheitsanwendungen.

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Täglich schützen schätzungsweise 100 Millionen Relais das Wohl und Leben von Mensch und Maschine.
Täglich schützen schätzungsweise 100 Millionen Relais das Wohl und Leben von Mensch und Maschine.
(Bild: Panasonic)

Geschätzt 100 Millionen Relais mit zwangsgeführten Kontakten schützen tagtäglich das Wohl und Leben von Mensch und Maschine – eine Leistung, vor der sich selbst die fähigsten Superhelden aller Comic-Universen nur verneigen können. Doch statt Spinnenbiss oder Wunderserum reichen einige konstruktive Maßnahmen aus, um ein herkömmliches Leistungsrelais in einen Superhelden der Sicherheitstechnik zu verwandeln.

Zugegeben, nicht jedes Leistungsrelais taugt als Basis für ein Relais mit zwangsgeführten Kontakten. Wie der Name schon verrät, müssen sich mindestens zwei Kontakte auf der Grundplatte tummeln, denn mit einem einzelnen Kontakt lässt sich schließlich keine Zwangsführung von zwei oder mehr Kontakten realisieren.

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Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS Sonderheft Elektromechanik II erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar.

Doch beginnen wir der Reihe nach. In den 1970er und 1980er Jahren, als der überwiegende Teil herkömmlicher Superhelden noch mit Strumpfhosen bekleidet über Röhrenfernseher flimmerte, eroberten Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) den deutschen Automatisierungsmarkt. Mit dem zunehmenden Einsatz technischer Unterstützung in Produktions- und Prozesstechnik stieg auch das Bedürfnis nach mehr Sicherheit im Arbeitsalltag.

So sollen in der chemischen Industrie Substanzen nicht unbeabsichtigt und nur in der richtigen Menge zusammenfinden, eine Industriepresse soll ausschließlich Werkstücke kalt verformen und nicht die Finger des Bedieners während des Werkstückwechsels. Gerade letzteres Beispiel eignet sich gut, um kurz die grundlegende Sicherheitsproblematik aufzuzeigen und die Idee hinter der Zwangsführung von Kontakten zu betrachten.

Warum zwangsgeführte Relaiskontakte?

Relais schalten Lasten. Dies geschieht, vereinfacht dargestellt, üblicherweise dadurch, dass

  • eine Spule bestromt wird,
  • sich ein magnetisches Feld bildet,
  • dadurch ein magnetischer Fluss durch Joch und Anker entsteht,
  • dieser Fluss eine Kraft auf den entsprechend gelagerten Anker ausübt,
  • wodurch sich wiederum der Anker bewegt
  • und so ein Kontakt geschlossen wird.

Die Bandbreite an Lasten, welche ein herkömmlicher Leistungsrelaiskontakt schaltet, reicht dabei von kleinen Signallasten von wenigen Milliwatt bis zu mehreren hundert oder gar einigen tausend Watt.

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Während bei kleinen Lasten kaum Abbrand am Kontakt zu erwarten ist und mögliche Fehlerquellen eher im Versagen der Kontaktgabe durch etwaige Fremd- oder Oxidationsschichten zu erwarten sind, stellen höhere Lasten ein komplexeres und schwer berechenbareres Feld dar.

Ohm’sche Lasten bei Wechselspannung, zum Beispiel elektrische Heizschlangen, sorgen in der Regel für kontinuierlichen Kontaktabbrand. Am Lebensdauerende ist das Kontaktmaterial verbraucht und der Kontakt kann nicht mehr schließen (Bild 1, erste Seite). Im schlimmsten Fall wird also irgendetwas nicht eingeschaltet, was meist keinen gefährlichen Fehler erzeugt.

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