Was Sie über elektromechanische Relais wissen müssen

| Redakteur: Kristin Rinortner

Elektromechanische Relais: Obwohl schon vor Jahrzehnten totgesagt, sind die Anwendungen von elektromechanischen Relais heute vielfältig. Das 1. Anwenderforum Relaistechnik richtet sich an Anwender, die elektromechanische Relais in ihre Produkte implementieren.
Elektromechanische Relais: Obwohl schon vor Jahrzehnten totgesagt, sind die Anwendungen von elektromechanischen Relais heute vielfältig. Das 1. Anwenderforum Relaistechnik richtet sich an Anwender, die elektromechanische Relais in ihre Produkte implementieren. (Bild: Johannes Untch)

Elektromechanische Relais sind an vielen Stellen unverzichtbar. Stand der Technik und Besonderheiten bei der Applikation zeigt das Anwenderforum Relaistechnik am 11. Oktober 2018 in Würzburg.

Relais sind heute nicht nur unverzichtbar, sondern Technologietreiber in vielen Anwendungen. Aus diesem Grund veranstaltet ELEKTRONIKPRAXIS am 11. Oktober 2018 das 1. Anwenderforum Relaistechnik im Würzburger VCC.

Neben Grundlagenvorträgen zu Konstruktionsmerkmalen, Ansteuerung des Magnetkreises und dem Zusammenspiel von Relaisantrieb und Kontaktsatz sowie dem Schaltverhalten unter verschiedenen Schaltlastbedingungen werden normative Aspekte, Wärmeverhalten, Absicherung etc. erläutert.

Darüber hinaus werden Besonderheiten und Nutzungsmöglichkeiten spezieller Relais betrachtet und die Bandbreite der aktuellen Relaisentwicklungen im Kontext zu Megatrends wie Smart Grid, Energy Storage, Smart Home und Automotive aufgezeigt. Best-Practice-Bespiele stellen die Realisierung von Schaltaufgaben in Maschinen, Geräten, Systemen oder bei der Prozessteuerung vor. Die Tagesveranstaltung wird von einer Table-Top-Ausstellung begleitet. Das vollständige Programm finden Sie auf der Homepage des Anwenderforums Relaistechnik.

Zielgruppe sind Ingenieure, Konstrukteure, Techniker und Wirtschaftsingenieure aus Entwicklung, Anwendungstechnik, Qualitätssicherung, Einkauf und Bauteilezulassung bei Anwendern und Herstellern von elektrischen Schaltgeräten und elektronischen Steuerungen.

Der Fokus der Veranstaltung liegt auf einem starken Praxisbezug und soll eine direkte Umsetzung der Inhalte durch die Teilnehmer nach dem Kongress ermöglichen.

Elektromechanische Relais für die digitale Welt

In der Keynote „Relais als Wegbegleiter der digitalen Urbanisierung und Automation“ arbeitet Klaus Stark (Pilz / ZVEI) die Bedeutung des elektromechanischen Relais in der modernen digitalen Welt heraus. Eine vernetzte Welt, urbane Verdichtung, Smart Grid, autonomes Fahren, Fertigung On Demand, Smart Home und Digital Hospital sind bereits Teil unserer Wirklichkeit, die sich noch weiter entwickeln werden.

Offensichtlich ist die digitale Vernetzung. Weniger sichtbar ist hingegen der Link in die materielle Welt. Relais sind in vielen Fällen das flexible Bindeglied zwischen beiden Welten. Sie sorgen dafür, dass sich Roboter bewegen, Aufzüge fahren, Medizinlaser schneiden oder Jalousien Räume verdunkeln. Mit dem notwendigen Knowhow bei der Auswahl und Integration verhelfen Relais Geräten und Systemen zu hoher Zuverlässigkeit und Langlebigkeit.

Einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen gibt Frank Liebusch (TE Connectivity) in seinem Abschlussvortrag. Zukünftige Einsatzszenarien für Relais sollten heute auch im Zusammenhang mit Fortschritten auf der Seite der Halbleiterschalter diskutiert werden. Dass Relais nicht nur ihren Platz als preiswerter und universeller Schalter verteidigen, sondern sogar ausbauen, ist der Tatsache zu verdanken, dass Hersteller die Funktion und das Design der Relais immer wieder den vielfältigen Anforderungen anpassen.

Anhand von Fallbeispielen zeigt Liebusch, welche neuen Anforderungen an Relais gestellt werden und warum nicht alles, was technisch möglich ist, auch in neue Relaisdesigns einfließt. Auch auf die Rolle der Fertigungstechnik bei der möglichst ökonomischen Produktion eines sich immer wieder verändernden Relaisportfolios geht er ein.

Temperaturverhalten und Wärmemanagement im Einsatz

Jürgen Steinhäuser (Elesta) beschäftigt sich mit dem Temperaturverhalten und Wärmemanagement beim Einsatz von Relais. Die Abschätzung der Wärmeentwicklung und Wärmeverteilung auf dem Board und im Gehäuse hat entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Relais.

Steinhäuser erläutert die verschiedenen Arten von Temperaturen und zeigt, wie diese ermittelt werden und wie die Ergebnisse einzuordnen sind. Im zweiten Teil erörtert er Maßnahmen, wie man das Temperaturverhalten im Relais, auf der Platine, bei der Relaisansteuerung und der Schaltlast positiv beeinflussen kann.

„Es gibt nicht nur den Kurzschluss“ ist das Thema von Eberhard Kirsch (Hengstler). Wenn von der Absicherung elektrischer Stromkreise gesprochen wird, ist in den meisten Fällen die Absicherung gegen einen Kurzschluss gemeint und dies erfolgt in der Regel als Leitungsschutz.

Was passiert aber, wenn ein erhöhter Strom „nur“ unzulässig hoch ist und noch keinen Kurzschluss darstellt? Die Absicherung spricht nicht an. Eine derartige Belastung kann für den schaltenden Kontaktkreis aber bereits eine schädliche thermische Überlastung sein. Kirsch stellt sich der Frage, wie man einen geeigneten Kontaktschutz erreichen kann.

Mit dem Lichtbogen beschäftigt sich Christoph Oehler (Panasonic). Insbesondere beim Schalten von hohen DC-Lasten mit elektromechanischen Relais muss der entstehende Lichtbogen besonders beachtet werden. Die Eigenschaften des Lichtbogens und der Einfluss der Umgebung muss man möglichst genau erfassen, um eine effektive magnetische Blasung und Lichtbogenlöschung zu gewährleisten.

Oehler betrachtet insbesondere die Mindestfeldstärken für das sichere Löschen des Lichtbogens bei verschiedenen Bogenlängen und Stromstärken, den Einfluss von Kontaktöffnungsgeschwindigkeit und verschiedener Umgebungsmedien (Gase) auf die Bogencharakteristiken und die Umsetzung in einem elektromechanischen Relais.

Besonderheiten von Relais für die Automobiltechnik

Das Relais Feature Automobiltechnik wird von Olaf Lorenz (TE Connectivity) bestritten. Elektromechanische Relais werden in großer Stückzahl in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal dieser Relais ist die galvanische Trennung von Batterie und Bordnetz. Im Wettbewerb mit Halbleitern können sich Relais aber auch durch Preis, Größe und Zuverlässigkeit behaupten.

Lorenz gibt einen umfassenden Überblick zu den verschiedenen Relaistypen und Anwendungsgebieten in Kraftfahrzeugen. Er erläutert, warum die besonderen Anforderungen an Automobilkomponenten oft auch besondere Lösungen für die Relais erfordern. Der zweite Schwerpunkt befasst sich mit den Konsequenzen der Erweiterung des automobilen Spannungsbereichs von ursprünglich 12 V DC/24 V DC auf heute bis zu 900 V DC, vor allem im Bereich der elektrischen Antriebe von Elektro- und Hybridfahrzeugen.

Das Thema von Andreas Grüber (Hongfa) sind Industrierelais. Wir sagen General Purpose Relais und meinen damit die „eierlegende Wollmilchsau“ der elektromechanischen Schaltgeräte im Niederspannungsbereich, die für vielfältige industrielle Anwendungen eingesetzt werden kann.

Es gibt unzählige Typen mit unterschiedlichen Leistungsklassen, Geometrien und Anschlussbelegungen, mit denen sowohl AC- als auch DC-Anwendungen abgedeckt werden. Obwohl sich die Hauptaufgabe eines Relais über ein vermeintlich simples Öffnen und Schließen eines Kontaktes definiert, sind die Anwendungen im Detail häufig doch sehr speziell und kompliziert, was nicht zuletzt mit den vielfältigen Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten des elektromechanischen Relais zu tun hat.

Grüber beschreibt anhand von zwei Fallbeispielen, worauf bei der Auswahl eines Relais zu achten ist, welche Anforderungen zu berücksichtigen sind und welche sich vielleicht sogar konträr gegenüber stehen. Auch auf relevante Normen und Begriffe geht er kurz ein.

Hier finden Sie das vollständige Programm. Sehen wir uns in Würzburg?

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