Relais
Was ist ein Relais und wie funktioniert es? Das erfährst du hier
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Relais einfach erklärt
Ein Relais ist ein elektromagnetischer oder elektromechanischer Schalter. Mit dem Relais können Stromkreise ein-, aus- oder umgeschaltet werden. Es hat einige Vorteile:
- Trotz steigender Rohstoffpreise günstig.
- Einfache Schaltungsintegration.
- Kombination von starkem und schwachem Strom möglich.
- Potenzialfreie Trennung des Laststromkreises.
Trotz ihrer Vorteile werden Relais heutzutage meist durch Halbleiter und Halbleiterschaltungen ersetzt. Diese haben eine bessere Schaltgeschwindigkeit, einen geräuschlosen Betrieb und sind unempfindlich gegenüber Vibrationen.
Relais Aufbau
Ein Relais besteht aus einer Spule, die um einen Eisenkern gewickelt ist. Außerdem gibt es einen beweglichen Anker und Kontaktfedern mit elektrischen Kontakten. Das Relais ist mit einem Steuerstromkreis verbunden. Der bewegliche Anker verbindet das Relais mit einem Laststromkreis.
Über den Steuerstromkreis wird das Relais aktiviert. Mithilfe der beweglichen Kontaktfedern des Relais kann dadurch der Laststromkreis gesteuert werden.
Relais Funktion
Fließt Strom durch die Spule des Relais, entsteht dort ein magnetisches Feld . Dadurch wird der Anker angezogen und bewegt so die Kontaktfedern. So kann der Laststromkreis ein- oder ausgeschalten werden. Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten:
Die Kontaktfedern können entweder Öffner oder Schließer sein. Das heißt:
- Öffner/Ruhekontakte sind im Ruhezustand geschlossen. Erst wenn Strom durch den Stromkreis fließt, öffnen sich die Kontaktfedern. Dadurch wird der Strom im Laststromkreis unterbrochen.
-
Schließer/Arbeitskontakte sind im Ruhezustand geöffnet, erst wenn Strom durch den Stromkreis fließt, schließen sich die Kontaktfedern. Dadurch fließt auch Strom durch den Laststromkreis.
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Relais Öffner und Schließer
Neben dem Öffner und Schließer gibt es noch andere Kontakte:
- Wechsler können beides: Einige Kontaktfedern sind als Schließer und andere als Öffner geschaltet. Fließt Strom durch den Stromkreis, wechselt die jeweilige Kontaktfeder von geschlossen zu geöffnet oder andersherum.
- Zudem gibt es noch die Kombination von Öffner und Schließer.
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Relais mit Wechsler und Kombination
Ein Relais ist eine Spule, die um einen Eisenkern gewickelt ist. Fließt Strom durch die Spule, entsteht ein magnetisches Feld. Dadurch wird ein Anker angezogen, der dann zwei Kontaktfedern bewegt. Durch das Relais können sich die Kontaktfedern entweder öffnen (Ruhekontakte) oder schließen (Arbeitskontakte).
Schaltverhalten
Wegen der Mechanik des Relais prallen die Kontakte aneinander. Die Stromstärke im Laststromkreis steigt so nicht gleichmäßig an, sondern springt. Das siehst du auch an folgendem Diagramm:
- Spule zieht an: Strom im Steuerstromkreis wird eingeschaltet und magnetisches Feld entsteht
- Spule ist angezogen: Strom fließt durch den Steuerstromkreis und Laststromkreis wird ein-, aus- oder umgeschaltet
- Spule fällt ab: Strom im Steuerstromkreis kann nicht mehr gehalten werden und das magnetische Feld wird schwächer
- Spule ist abgefallen: Es fließt kein Strom mehr und der Laststromkreis wird nicht mehr gesteuert
Kennwerte
Relais werden durch bestimmte Kennwerte spezifiziert. Hier siehst du die Stromarten, durch die sie gekennzeichnet werden.
| Ansprechstrom (Ian) |
Geringster Strom, bei dem das Relais sich anzieht |
| Betriebsstrom (Ib) |
Ansprechstrom plus Sicherheitszuschlag |
| Fehlstrom (If) |
Der höchste Strom, bei dem das Relais kurz vor dem Ansprung ist (etwas kleiner als Ansprechstrom) |
| Haltestrom (Ih) |
Der geringste Strom, bei dem das Relais den Anker sicher hält |
| Abfallstrom(Iab) |
Der höchste Strom, bei dem das Relais sicher abfällt |
| Nennspannung (U) |
Betriebsspannung der Spule |
Ein Relais muss nach der Schaltung ausgewählt werden, in der es arbeiten soll. Es sollte mindestens eine Spannung wie die Nennspannung der Schaltung haben. Ist die Spannung niedriger als die Nennspannung der Schaltung, dann öffnen und schließen sich die Kontakte langsamer, wodurch es zur Funkenbildung kommen kann.
Relais testen
Um herauszufinden, wann welche Stromarten wirken, kann das Relais getestet werden:
- Dazu wird ein Netzgerät mit einstellbarer Strombegrenzung auf die Nennspannung des Relais eingestellt.
- Nun wird der Strom so weit hochgedreht, bis das Relais anspricht. Dann ist der Ansprechstrom Ian erreicht.
- Wird der Strom wieder zurückgedreht, fällt der Anker zurück. Dadurch wird der Abfallstrom Iab erreicht.
Schütz
Ein Relais, das mit größerer Stromstärke und Spannung arbeitet, nennt sich Schütz. Es wird verwendet, um große Lasten zu schalten. Schütze werden oft für die Steuerung von 3-Phasen-Motoren eingesetzt. Außerdem haben Schütze normalerweise mehrere gleichartige Schaltkontakte.
Relais Arten
Je nach Steuerspannung und Strombelastbarkeit, gibt es unterschiedliche Relais Arten. Hier siehst du ein paar Beispiele:
- Kfz-Relais (z.B. beim Blinker oder Scheibenwischer)
- Hermetisches Relais (z.B. in der Luft- und Raumfahrt)
- Sicherheitsrelais (z.B. bei Überwachung von Not-Halt-Tastern und Schutztüren)
- Industrierelais (z.B. bei der Steuerung von Ventilatoren, Lüftungen etc.)
- Zeitrelais (z.B. bei der Ampelsteuerung)
- Netzrelais
Halbleiter
Jetzt kennst du dich mit dem Relais bestens aus! Doch heutzutage wird eher der Halbleiter als Schalter verwendet. Wie er funktioniert und welche Vorteile er hat, erfährst du hier
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