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Relais

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Das Angebot an Relais für den Schaltschrank ist so vielseitig wie die Anforderungen der Konstrukteure. Ob als Interfacebaustein für Sensoren, als Schaltverstärker für hohe Ströme, ob als Relais in Halbleitertechnik für das prellfreie Schalten induktiver Lasten oder als Komponente für die Zeitsteuerung von Verbrauchern, jede Anwendung erfordert ein geeignetes elektromechanisches Bauelement.

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Grundlagen der Relais-Technik

Welches Relais für welche Aufgabe?

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Wissenswertes zu Relais

Historisches

Laut Wikipedia begann die Entwicklung um das Jahr 1820 herum. Frühe Relais-Modelle wurden von André-Marie Ampère, Pierre-Simon Laplace und vielen anderen entworfen. Bekannt wurde Joseph Henry 1835, der die Nachrichtenübermittlung von seinem Labor zu seinem Haus selbst entwickelte, oder Charles Wheatstone, der 1837 die Eisenbahntelegraphie in England einführte. Samuel Morse verbesserte das Relais, sodass es auch auf schwächere Impulse reagierte und setzte es als Signalverstärker ein. Die Idee eines Telegraphen existierte zwar schon seit Mitte des 18. Jahrhunderts, aber das Relais war letztendlich der Schlüssel zum Erfolg. Es musste alle 30 km in den Signalweg der Telegraphenleitungen eingefügt werden, um die ankommenden schwachen Signale zu regenerieren. Die erste Demonstration eines Telegraphen fand 1844 zwischen Washington, D.C. und Baltimore statt. In Anlehnung an die Relaisstationen der Post, wo die Postreiter ihre Pferde gegen frische tauschen konnten, taufte man das neue Gerät Relais. Einen wesentlichen Impuls zur weiteren Verbreitung gab die Einführung der Selbstwahl-Telefonie. Auch die ersten Computer nutzten Relais.

Funktionsweise der Relais

Das Relais arbeitet mit einem Elektromagneten, bei dem Strom einen magnetischen Fluss erzeugt, der den ferromagnetischen Anker anzieht. Relais als Schaltverstärker eignen sich zum gleichzeitigen und potentialgetrennten Schalten mehrerer Laststromkreise mit nur einem Steuerstromkreis sowie zum Schalten hoher elektrischer Leistungen mit niedriger Leistung.

Schütze

Stromstärke und elektrische Spannung im Laststromkreis eines Schützes können um ein Vielfaches größer als in der Spule sein. Die Geräte haben einen Zuganker, für dessen Ansteuerung eine etwas höhere Leistung erforderlich ist, und sie haben in der Regel mehrere gleichartige Schaltkontakte, wie sie zum Schalten von Drehstromverbrauchern benötigt werden.

Halbleiterrelais

Bei Halbleiterrelais bzw. Solid-State-Relais handelt es sich um elektronische Bauelemente, die auf Transistoren, Thyristoren oder Triacs basieren. Sie arbeiten ohne bewegte Teile, sind langlebig und für hohe Schalthäufigkeit und ungünstige Umgebungen z.B. mit explosiven Gasgemischen geeignet. Mit Halbleiterrelais können Wechselspannungen während des Nulldurchganges geschaltet werden, sodass sich störende Impulse vermeiden lassen. Eine galvanische Trennung zwischen Steuerkreis und Lastkreis wird bei Halbleiterrelais durch integrierte Optokoppler erreicht. Halbleiterrelais haben gegenüber mechanischen Relais höhere Verluste im Laststrompfad und müssen daher oft auf einen Kühlkörper montiert werden.

Bistabile Relais

Bistabile Relais sind gekennzeichnet durch ihre Eigenschaft, dass sie im stromlosen Zustand zwei verschiedene stabile Schaltzustände einnehmen können. Zu den bistabilen Relais gehören Stromstoßrelais für die Elektroinstallation, die bei einem Stromimpuls in den jeweils anderen Schaltzustand um und behalten diesen bis zum nächsten Impuls beibehalten.

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