Suchen

Magnetismus in der Praxis – Relais-Basiswissen, Teil 2

| Autor / Redakteur: Olaf Lorenz * / Kristin Rinortner

Im zweiten Teil unserer Serie zu den technischen Grundlagen von Relais betrachten wir die Parameter von Spule und Kontakt und erläutern wichtige Kennwerte und Einflussgrößen.

Firmen zum Thema

Magnetismus in der Praxis: Serie Relais-Basiswissen kompakt und übersichtlich.
Magnetismus in der Praxis: Serie Relais-Basiswissen kompakt und übersichtlich.
(Bild: Sabina Ehnert)

Die Eigenschaften und Fähigkeiten von elektromechanischen Relais werden durch viele Parameter definiert. Es gibt jedoch keine durchgängig einheitliche Definition der Parameterbegriffe. Dieser Beitrag orientiert sich an den Begriffen der IEC 61810-1.

Im Bereich Spule sind das Magnetsystem, den Widerstand, die Ansprechspannung, die Rückfallspannung und die Grenzspannung wichtig.

Magnetsystem: Es gibt monostabile und bistabile sowie polarisierte und nicht polarisierte Magnetsysteme. Bei den mechanischen Systemen wird im Wesentlichen zwischen Klapp- und Drehankersystemen unterschieden. Der Aufbau wird in Teil 3 behandelt.

Widerstand: Relaisspulen bestehen fast ausschließlich aus Kupfer. Der Widerstand ist abhängig von der Temperatur. Der Widerstandswert beträgt bei –40°C etwa 75% des Wertes von 23°C und bei 85°C etwa 125% des Wertes bei 23°C. Durch die Erregung der Spule erhöht sich die Spulentemperatur.

Ansprechspannung: Darunter versteht man die Spannung, mit der die Spule erregt werden muss, um den Schaltzustand von der Ruhestellung (z.B. Kontakt offen) in die Arbeitsstellung (z.B. Kontakt geschlossen) zu ändern. Die Ansprechspannung ändert sich mit der Spulentemperatur. Zudem kann sich die Ansprechspannung über die Lebensdauer durch Veränderungen der Kräfte und Wege des Feder-Anker-Systems (Relaxation und Kontaktabbrand) ändern. Bei bistabilen Systemen wird die Ansprechspannung auch Setzspannung genannt.

Rückfallspannung: Das ist die Spannung, unterhalb derer sich der Schaltzustand wieder in die Ruhestellung übergeht. Auch diese Spannung ist abhängig von der Temperatur. Bei monostabilen Systemen ändert sich der Schaltzustand, wenn die magnetische Kraft kleiner als die mechanische Kraft der Feder wird. Bei bistabilen Systemen spricht man von der Rückwerfspannung (bzw. Rücksetzspannung). Der Schaltzustand ändert sich, wenn das Magnetfeld der Spule das Feld des Permanentmagneten kompensiert.

Grenzspannung: Damit ist die Spannung gemeint, mit der die Spule maximal erregt werden darf, ohne thermisch zerstört zu werden. Je nach eingesetztem Spulenlackdraht und Spulenkörperkunststoff beträgt die maximal zulässige Spulentemperatur üblicherweise 155 bis 180°C. Auch diese Spannung ist abhängig von der Umgebungstemperatur.

Im Zusammenhang mit dem Begriff Kontakt betrachten wir nachfolgend das Kontaktsystem, den Widerstand, den Schaltstrom, den Grenzdauerstrom, den Grenzkurzzeitstrom, die Schaltleistung bzw. Schaltspannung, die elektrische Lebensdauer, die Schaltzeiten, die Vibrations- und Schockfestigkeit sowie die mechanische Lebensdauer.

Kontaktsystem: Die gebräuchlichsten Systeme sind sogenannte Schließer-, Öffner- und Wechslerrelais (siehe Schaltbilder in Tabelle 1). Es gibt Relais mit einem oder mehreren Kontaktsystemen.

Widerstand: Der Widerstand setzt sich zusammen aus dem eigentlichen Kontaktwiderstand und den Bahnwiderständen. Bei Kontaktwerkstoffen auf Silberbasis können durch Oxidation und Schichtenbildung nichtlineare Widerstände auftreten. Daher empfiehlt es sich, den Widerstand mit dem eigentlichen Laststrom zu messen (siehe auch Relais-Tipp Diagnose von Relais 37541760).

(ID:44883282)