Wann rechnen sich Halbleiterrelais und wann elektromechanische Relais?

| Autor / Redakteur: Zach Wendt * / Kristin Rinortner

Die Qual der Wahl des Anwenders: Wann lohnt sich der Einsatz von Halbleiterrelais und wann der von elektromechanischen Relais?
Die Qual der Wahl des Anwenders: Wann lohnt sich der Einsatz von Halbleiterrelais und wann der von elektromechanischen Relais? (Bild: Arrow)

Elektromechanische Relais sind in der Anschaffung immer günstiger als Halbleiterrelais. Trotzdem lohnt sich ein Kostenvergleich über die Lebensdauer. Hier punkten oft Halbleiterrelais. Der Beitrag versucht einen Vergleich auf Basis der Gesamtkosten.

Einige halten Halbleiterrelais für die überlegene Lösung in Anwendungen für Leistungsschalter, andere bestehen darauf, dass elektromechanische Relais die beste Wahl seien. Wer hat Recht und aus welchen Gründen? Um diese Fragen zu beantworten, betrachten wir die Unterschiede zwischen elektromechanischen Relais und Halbleiterrelais, ihre Funktionsweise und vergleichen ihre Spezifikationen auf verschiedenen Ebenen.

Ein Relais ist ein Leistungsschalter, der zur Verteilung von Leistung verwendet werden kann, ohne den Schalter manuell zu öffnen oder zu schließen. Um Strom ein- und auszuschalten, benötigt ein Relais nur ein kleines elektrisches Signal.

Dieses Signal ist sozusagen ein „Türsteher” für ein viel größeres elektrisches Signal. Die Möglichkeit, ein Hochspannungssignal über ein Niederspannungssignal zu steuern, hat Relais zu einem bedeutenden Teil in der Geschichte der Elektronik gemacht.

Die Unterschiede zwischen elektromechanischen Relais und Halbleiterrelais

Ein elektromechanisches Relais (EMR) nutzt ein bewegliches Teil, um die Kontakte in den Ausgangskomponenten des Relais zu verbinden. Die Bewegung dieses Kontakts wird durch die Nutzung elektromagnetischer Kräfte vom Niederspannungs-Eingangssignal generiert, was die Schließung des Schaltkreises ermöglicht, der das Hochspannungssignal enthält.

Die Komponenten im elektromechanischen Relais machen für gewöhnlich ein „Klick”-Geräusch, das in manchen Situationen nützlich sein kann, obwohl es zu interner Bogenbildung führen kann und es eine relativ lange Zeit zur Bewegung braucht.

Ein Halbleiterrelais (SSR) könnte auch das Pflegekind der Halbleiterindustrie sein. SSRs nutzen ein elektrisches Niederspannungssignal, um ein optisches Signal zu erzeugen, normalerweise mit einem Oktokoppler, das ein Ausgangssignal überträgt und erregt. Bei Aktivierung fungiert das Eingangssignal als „Schalter”, der es ermöglicht, ein Hochspannungssignal durch die Halbleiter-Ausgangskomponente zu senden. Dazu gibt es mehrere Wege, aber allen gemeinsam ist, dass es keine beweglichen Teile gibt.

Beide Techniken eignen sich für Heizungs- und Beleuchtungsanwendungen sowie die Bewegungssteuerung. Halbleiterrelais sind jedoch den elektromechanischen Relais in den meisten Vergleichskategorien überlegen. Elektromechanische Relais sind eine relativ alte Technologie, die auf einer einfachen Konstruktion beruht. Im Gegensatz dazu sind Halbleiterrelais komplexer. Man könnte nun argumentieren, dass ein komplexes Produkt nicht unbedingt besser als ein vergleichbares einfacheres Produkt ist, das denselben Zweck erfüllt. Das komplexere Halbleiterrelais bietet bessere Leistungsdaten

Wann ein Halbleiterrelais verwenden?

Halbleiterrelais sind zunächst im Vergleich zu einem elektromechanischen Relais recht teuer. Ein SSR statt eines EMR zu integrieren, bedeutet jedoch unter dem Strich geringere Gesamtkosten, abhängig von der jeweiligen Anwendung. Das werden wir später diskutieren. Halbleiterrelais schneiden bei den Leistungsdaten in vielen Bereichen besser ab als elektromechanische Relais. Tabelle 1 zeigt eine Gegenüberstellung der beiden Typen.

Halbleiterrelais sind in der Regel dynamischer als elektromechanische Relais. In einem Bereich haben EMRs jedoch einen Vorteil: Dem Wärmemanagement. Halbleiterrelais haben bau- und prinzipbedingt größere Verlustleistungen. Das bedeutet, dass Entwickler Kühlkörper und Ventilatoren in ihre Designs integrieren müssen, was insgesamt die Kosten erhöht.

Bevor Sie Halbleiterrelais von vorne herein aus Kostengründen ausschließen, sprechen wir noch über Gesamtkosten sowie einzelne Faktoren, woraus sich „Kosten” zusammensetzen.

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