Design-In

Wettbewerbsvorteil durch fundierte technische Beratung

| Autor / Redakteur: Wilfried Biehl * / Kristin Rinortner

Elektromechanische Relais: sind zuverlässige, innovative Schaltgeräte im heutigen Applikationsumfeld
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Elektromechanische Relais: sind zuverlässige, innovative Schaltgeräte im heutigen Applikationsumfeld (Bild: TE Relay Products)

Beim Design-In von Relais muss das Schaltelement optimal auf die Schaltaufgabe und die Anforderungen ausgelegt sein. Hersteller wie TE Connectivity intensivieren aus diesem Grund ihre Beratung.

Für den Endverbraucher weitestgehend unsichtbar erfüllen elektromechanische Relais im Automobil, in Geräten der Unterhaltungs- und Haushaltsgeräteindustrie, im Telekommunikations- und Industriesektor, in den Bereichen Bahn, Luft- und Raumfahrt und in der Gebäudeinstallationstechnik zuverlässig und leistungsstark die verschiedensten Schaltaufgaben. Die Vielfalt der Applikationen ist enorm und aufgrund eines steigenden Elektronisierungs- und Elektrifizierungsgrades nehmen diese weiter stark zu.

Treibende Faktoren dahinter sind zum Beispiel ökologische Zielvorgaben wie Energieeinsparung und die Nutzung alternativer Energiequellen als auch die Erweiterung von Komfort- und Sicherheitsfunktionen, der zunehmende Automatisierungsgrad sowie Innovationsschübe mit völlig neuen Anwendungsgebieten.

TE Connectivity bietet als einer der größten globalen Anbieter von elektromechanischen Relais für alle Einsatzbereiche Relaislösungen an. Beim Design-In von elektromechanischen Relais ist es essentiell, dass das Schaltelement möglichst optimal zur gewünschten Schaltaufgabe bzw. zu den gestellten Anforderungen ausgelegt wird.

In einem Umfeld wirtschaftlichen Druckes und gestiegener Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanforderungen ist dies zunehmend wettbewerbsentscheidend. Sowohl für den Relaisanbieter als auch für den Systemlieferanten und Endkunden. Aus diesem Grund bietet das Unternehmen seit vielen Jahren in nahezu allen Regionen der Welt einen umfassenden, durch hochqualifizierte und erfahrene Applikationsingenieure gestützten technischen Service an und hat kürzlich die globale Präsenz des Applikationsteams weiter ausgebaut.

An moderne Relais werden vielfältige Anforderungen gestellt. Tabelle 1 zeigt einen Auszug der verschiedenen zu betrachtenden Kategorien mit den relevanten Kriterien, die beim Einsatz eines Relais betrachtet werden müssen. Es ist ersichtlich, welche Parametervielfalt eine Rolle spielen kann und es lässt sich daraus schlussfolgern, dass bei der Auswahl eines Relais mit größter Sorgfalt und Fachkenntnis vorgegangen werden muss. Alle relevanten Parameter müssen vollständig betrachtet werden.

Am Ende ist es wichtig, dass das System bzw. Subsystem und das darin schaltende Relais möglichst gut aufeinander angepasst sind, denn nur so können zuverlässige und wirtschaftlich attraktive Lösungen realisiert werden. Um dies zu erreichen, ist eine enge und gute Zusammenarbeit der technischen Abteilungen beider Geschäftspartner, bisweilen auch über mehrere Stufen der Lieferantenkette hinweg, nicht nur wünschenswert, sondern auch erforderlich.

Sicherheitsrelevante Applikationen mit Diagnosefunktion

Als signifikantes Beispiel kann die zunehmend vorkommende Diagnosefunktion in Fahrzeugen der Automobilindustrie angeführt werden. Gerade in sicherheitsrelevanteren Applikationen ist die Diagnosefähigkeit nicht wegzudenken und wird mehr und mehr realisiert. Dies verlangt von einem Relaiskontakt neben der sicheren, zuverlässigen Beherrschung von Strömen im hohen Ampere-Bereich gleichzeitig auch die sichere Übertragung von Strömen im µA-Bereich für die den eigentlichen Lastaggregaten zeitlich vorgeschalteten Diagnoseabfragen.

Es ist nach wie vor eine weit verbreitete Annahme, dass ein elektrischer Kontakt lediglich bezüglich der Strom-Obergrenze auszuwählen ist. Dagegen ist es genauso wichtig, sofern eine große Spreizung der Lastanforderungen von Ampere-Lasten bis in den Signallastbereich (mA, µA, mV) gefordert ist, die sonst übliche Zuverlässigkeit auch bezüglich dieser Kleinstlasten zu überprüfen und entsprechende Maßnahmen am Relais selbst oder in der Diagnosefunktion vorzunehmen.

Denn die Kontaktoberflächen der meistens aus Silberlegierungen bestehenden Kontakte reagieren physikalisch-chemisch mit ihrer Umwelt und dem Mikroklima im Relaisgehäuse. Resultierend daraus verhält sich der Kontaktwiderstand unter Umständen nicht wie man zunächst erwarten könnte, nämlich linear wie ein ohmscher Widerstand. Er verläuft nichtlinear als Funktion der Spannung, der Temperatur und der Zeit.

Werden also in solchen Fällen die Relais- und Diagnoseeigenschaften nicht sorgfältig angepasst, kann das in größerem Umfang zu Systemstörungen und damit zu erheblichen wirtschaftlichen Schäden als auch Imageeinbußen führen. Dies ist nur einer von zahlreichen Gründen, die intensive technische Zusammenarbeit zwischen Relaisanbietern und dem Relaisnutzer in der Design-In-Phase zu suchen.

Wenn neue Applikationsfelder entstehen, die es erforderlich machen, ein neues Relais zu entwickeln oder bestehende zu modifizieren, sollte man eng mit dem Kunden die relevanten Anforderungen an das Schaltgerät vollständig erfassen und festlegen. Dazu sind Ingenieure auch bei Kunden vor Ort, um zum Beispiel mit Lastmessungen und Analysen die Anforderungen zu charakterisieren und in eine Spezifikation zu überführen. Beispiele sind Hybrid- und Elektrofahrzeuge sowie die Übertragungstechnik im Hochfrequenz-Bereich, wo Relais Übertragungsfrequenzen bis zu 6 GHz sicher beherrschen.

Das Applikationsteam hilft bei der Auswahl des Relais, führt Messungen an Originallasten durch, charakterisiert Lasten und Relaisanforderungen, berät bei Spezifikationen, bietet Problemlösungen und führt Qualifizierungstests durch.

* * Wilfried Biehl ist Director Application Engineering bei TE Relay Products in Berlin.

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