Eckdaten

Dieser Artikel behandelt den Unterschied zwischen Relais und Schaltschützen und geht auf die Anwendungen ein, für die sie jeweils am besten geeignet sind. Er stellt eine Auswahl verschiedener Relais- und Schaltschützlösungen vor und gibt praktische Tipps zur Verwendung der einzelnen Typen.

Elektromechanische Relais können mit einem Steuersignal von nur wenigen Volt relativ hohe Ströme schalten. Außerdem bieten sie eine gute Spannungsisolation zwischen Steuersignal und geschalteter Leistung. Stärkere Ströme und sehr hohe Schaltspannungen erfordern jedoch Schaltschütze, die im Wesentlichen extrem leistungsstarke elektromechanische Relais sind. Die meisten Entwickler sind mit den vielen verschiedenen Relaistypen vertraut, die von Reed- bis hin zu Hochleistungsrelais reichen. Jedoch sind nur wenige Personen außerhalb der industriellen Energiewirtschaft mit Schaltschützen vertraut, die häufig zum Schalten von Hochspannungsschaltkreisen und sehr hohen Lasten eingesetzt werden.

Relais kontra Schaltschütze

Bild 1: Reed-Relais der JWD-Serie mit der Grundfläche eines DIP-Gehäuses mit 14 Pins sind mit vielen verschiedenen Spulenspannungen und Kontaktkonfigurationen erhältlich.

Bild 1: Reed-Relais der JWD-Serie mit der Grundfläche eines DIP-Gehäuses mit 14 Pins sind mit vielen verschiedenen Spulenspannungen und Kontaktkonfigurationen erhältlich. TE Connectivity Potter and Brumfield Relays

Bild 2: Das Mehrzweckrelais G2R-1-DC24 zur Platinenmontage beispielsweise ist für das Schalten von 10 A bei 24 V geeignet.

Bild 2: Das Mehrzweckrelais G2R-1-DC24 zur Platinenmontage beispielsweise ist für das Schalten von 10 A bei 24 V geeignet. Omron Electronics

Sowohl bei Relais als auch bei Schaltschützen handelt es sich um elektromechanische Komponenten, die über einen Elektromagneten ein oder mehrere Kontaktpaare betätigen. Einpolige Relais oder Schaltschütze verfügen über nur ein Kontaktpaar. Es gibt auch zweipolige Relais und Schaltschütze und die Anzahl der Kontakte kann relativ hoch werden. Schaltschütze können als Schließer oder Öffner konzipiert sein. Manche Relais und Schaltschütze verfügen auch über Umschaltkontakte, die einen Schließer- und einen Öffnerkontakt kombinieren.

Relais eignen sich zum Schalten niedriger und mittlerer Stromlasten bei relativ niedrigen Spannungen und sind in vielen Formfaktoren erhältlich, unter anderem als steckbare und platinenmontierbare Versionen, die auf eine Leiterplatte gelötet werden können. Schaltschütze sind für hohe Ströme und hohe Spannungen konzipiert.

Die Auswahl eines passenden Relais oder Schaltschützes hängt stark von der zu schaltenden Last ab. Die folgenden Zusammenstellung führt verschiedene Lasttypen auf und gibt Tipps für den Umgang mit diesen Lasten.

  • Ohmsche Lasten weisen beim erstmaligen Einschalten keinen Stromstoß auf. Das bekannteste Beispiel für eine ohmsche Last ist ein einfaches Heizgerät. Wenn seine angegebene Stromaufnahme 10 A beträgt, kann es mit einem 10-A-Relais sicher geschaltet werden. In der Realität existieren nur sehr wenige rein ohmsche Lasten. Die meisten Lasten treten als eine Kombination von zwei oder mehr Lasttypen auf.
  • Lampenlasten ziehen beim erstmaligen Einschalten hohe Ströme. Der Glühfaden einer Glühlampe hat einen hohen Temperaturkoeffizienten. Im kalten Zustand kann sein Widerstand lediglich fünf Prozent des Glühfadenwiderstands einer heißen Lampe betragen. In diesem Fall wird 20-mal mehr Strom gezogen als nach dem Aufheizen der Lampe. Eine Glühlampe mit 75 W zieht im Normalbetrieb einen Strom von etwas mehr als einem halben Ampere. Beim Einschalten jedoch zieht der kalte Glühfaden einen Einschaltstrom von 13 A. Obwohl dieser Einschaltstrom nur für etwa eine Zehntelsekunde anhält, müssen alle Relaiskontakte, über die eine Glühlampenlast fließt, für diesen hohen Einschaltstrom geeignet sein.
  • Motorlasten ziehen beim erstmaligen Einschalten ebenfalls hohe Ströme. Ein einphasiger Synchronmotor mit 110 VAC und 1/3 PS zieht üblicherweise etwas über 4 A. Beim Anlassen oder mit einem blockierten Rotor kann derselbe Motor über 24 A ziehen. Ohne mechanische Last kann der Motor im unbelasteten Betrieb 6 A ziehen.
  • Kapazitive Lasten verursachen beim Einschalten hohe Stromstöße, da ein Kondensator stets versucht, für sich selbst eine konstante Spannung aufrechtzuerhalten. Wird an einen ungeladenen Kondensator eine Spannung angelegt, verursacht dies praktisch kurzzeitig einen Kurzschluss. Solch hohe Einschaltströme können dazu führen, dass die Relaiskontakte verschweißen. Typische kapazitive Lasten sind die Ausgangsspannungen von DC-Netzteilen sowie andere gefilterte Stromversorgungen.
  • Induktive Lasten bieten ein sanftes Anlaufen, da der Laststrom beim Einschalten langsam ansteigt. Beim Abschalten der Last wird an den Kontakten des Relais jedoch eine induktive Spannungsspitze induziert, da eine Induktivität stets versucht, für sich selbst einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten. Diese induzierte Spannungsspitze kann hoch genug sein, um an den Kontakten des Relais einen Lichtbogen zu verursachen, wodurch die Kontakte langsam abschmelzen und es bei jedem Schaltvorgang zu Lochfraß an den Kontaktflächen kommen kann. Das erklärt, warum in die Spulen mancher Relais Snubber-Dioden integriert sind, um einen Lichtbogenüberschlag zu vermeiden. Beispiele für hohe induktive Lasten sind Magnetantriebe, elektrisch betätigte Ventile und Relais.

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