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Zuverlässig und verschleißfrei schalten

Einphasige Halbleiter-Leistungsrelais für viele Applikationen
Zuverlässig und verschleißfrei schalten

Einphasige Halbleiter Leistungsrelais
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Halbleiter-Leistungsrelais verfügen über eine hohe Spitzenstrombelastbarkeit und bieten damit ausreichende Reserven zum Auslösen vorgeschalteter Sicherungen. Sie verkraften außerdem problemlos kapazitive und induktive Stromspitzen. Halbleiter-Relais eignen sich ideal für das Schalten ohmscher Lasten beispielsweise beim Takten von Heizpatronen in Kunststoffspritzmaschinen oder zum Schalten von Infrarotstrahlern in Trocknungsanlagen. Die einphasigen Module von Weidmüller schalten AC-Lasten bis 75 A.

Nach Informationen von Weidmüller in Detmold www.weidmueller.com

Mechanische Relais werden aufgrund ihrer Eigenschaften wie potenzialfreies Schalten, sichere galvanische Trennung oder geringe Übergangswiderstände geschätzt. Trotz dieser Stärken zeichnen sie sich durch Eigenschaften aus, die die Lebensdauer beeinträchtigen. Beim Schalten eines Relais kommt es zum so genannten Kontaktprellen. Dadurch entstehen in Abhängigkeit von der zu schaltenden Last Spannungsspitzen, die Störabstrahlungen im HF-Bereich verursachen und über die Einkopplung in Leitungen andere Geräte im Umfeld stören können. Weitaus gravierender sind jedoch die Auswirkungen der Abschaltfunken bei induktiven Lasten. Diese führen zum kontinuierlichen Verdampfen und damit zum Verschleiß oder zur Zerstörung der Kontaktmaterialien. Bei Halbleiterschaltern wie Thyristoren, Triacs oder Transistoren treten diese Effekte nicht auf. Nachteilig wirkt sich bei Halbleiterschaltern jedoch die Durchlass-Spannung von 0,85 bis 1,4 V aus. Höhere Schaltströme erfordern deshalb aufgrund der entstehenden Verlustleistung eine Kühlung.
Power-Solid-State-Relais bieten mehrere Vorteile. Sie schalten über eine lange Lebensdauer hinweg hoch zuverlässig, sind kompakt dimensioniert und verfügen über geringe Ansteuerleistungen sowie kurze Ansprechzeiten. Sie verursachen keine Geräusche und schalten Lasten prellfrei. Unempfindlich gegenüber Schock und Vibrationen beeinflussen bzw. stören sie benachbarte Baugruppen während des Schaltvorgangs durch elektromagnetische Felder oder Schaltfunken nicht. Beim Schaltvorgang wird aus dem Steuerkreis heraus der Optokoppler angesteuert. Der wiederum bildet die galvanische Trennung zum Laststromkreis. Der Optokopplerausgang steuert die Leistungshalbleiter im Laststromkreis an. Eine integrierte Schutzbeschaltung aus Varistoren und RC-Kombination schützt die Laststromkreise vor Überspannungen. In vielen industriellen Applikation reicht die Schaltleistung elektromagnetischer Relais nicht aus, um Lasten zuverlässig auch über viele Jahre zu schalten. Halbleiter-Relais sind hier besonders prädestiniert für das häufige Schalten hoher ohmscher Lasten und wenn ihre interne Verlustleistung in der Anwendung vernachlässigt werden kann. Einphasige Halbleiter-Relais kommen etwa beim Takten einer Heizung zum Einsatz, um die Heizleistung zu regeln. Im Vergleich zu elektromechanischen Elementen verschleißen sie nicht, das heißt ihre Lebensdauer ist quasi unbegrenzt.
Einphasigen Power-Solid-State-Relais
Die neuen einphasigen Power-Solid-State-Relais (PSSR) von Weidmüller sind speziell zugeschnitten auf die vielfältigen Anforderungen der Prozessindustrie gleichwie für Bahnapplikationen und den Maschinen- und Anlagenbau. Die Halbleiterrelais werden zum Schalten von AC-Lasten mit Thyristoren oder Triacs als Nullspannungsschalter realisiert. Ob Schalten von Rohrbegleitheizungen, Phasenanschnittsteuerungen für Motoren und Infrarot-Heizungen oder die permanente Stromüberwachung – PSSR-Module eignen sich auch für anspruchsvolle Aufgaben. Die Module schalten AC-Lasten bis 75 A verschleißfrei, zuverlässig und geräuschlos. Sie dienen auch zur Überwachung hoher AC-Lasten. Die optional verfügbare Control Unit wird auf einphasige PSSR einfach aufgesteckt und gestattet Stromüberwachungen von bis zu fünf parallel angeschlossenen Lasten. Die einphasige Control Unit gibt bei Stromabfall um 16 % – also bei Sollwert-Unterschreitung – eine Alarmmeldung aus, sie identifiziert und meldet Kurzschlüsse oder eine Leitungsunterbrechung und erkennt defekte Lasten. Bei der PSSR-Variante für 35 A Laststrom liegt das Stromlastintegral I²t bei hohen 6.000 A²s, hier ist ein kostengünstiger Leitungsschutz durch Standard-Sicherungsautomaten mit B-Charakteristik möglich.
Die PSSR-Module in IP20sind kompakt gebaut und erlauben die direkte Montage am Einsatzort. Verfügbar sind folgende neue einphasige Varianten: PSSR mit Kühlkörper (24 VDC Steuerspannung, 25 A Ausgangsstrom; 24 VDC/35 A; 230 VAC/25 A bzw. PSSR mit zusätzlichem Modul zur Stromüberwachung). Hinzu kommen zwei einphasige PSSR-Varianten ohne Kühlkörper „hockey pack“ (24 VDC/50 A; 24 VDC/75 A) sowie ein Modul für Phasenanschnittsteuerungen bis 70 A für einen Steuerstrom von 4…20 mA.
Die PSSR-Module werden einfach auf Tragschiene aufgerastet und angeschlossen. Das aufsteckbare Überwachungsmodul wird mittels auf dem Modul befindlicher Teach-Taste oder via externem Teach-Eingang parametriert. Die PSSR-Hockey-pack-Module zeichnen sich durch eine Kühlfläche aus. Mit 24 VDC Steuerspannung gibt es die Module wahlweise mit 50 A oder 75 A Ausgangsstrom und mit Schaltspannung bis 600 VAC. Verwendung finden diese Module etwa bei Rohrbegleitheizungen in der Prozessindustrie.
Das einphasige Modul zur Phasenanschnittsteuerung bis 70 A basiert auf einem Proportionalsteller. Eine manuelle Phasenanschnitt-Justierung ist im Bereich von 47 bis 100 Hz möglich. Dieses PSSR verwendet eingangsseitig den in der Prozessindustrie üblichen 4…20 mA-Steuerstrom (± 15 %) als Prozess-Signal und ermöglicht einen Schaltstrom von 70 A. Einsatzmöglichkeiten sind die Drehzahleinstellung einphasiger Motoren, ferner der Regelungsaufbau von Heizungen und Beleuchtungen. Die einphasigen PSSR-Module sind bei Umgebungstemperaturen von -55 bis +100°C uneingeschränkt betriebsfähig, die Control Unit sowie die dreiphasigen Module bei -40 bis +80°C. Die Geräte sind CE-gekennzeichnet, die cURus-Zulassung ist in Vorbereitung. Die PSSR-Module entsprechen den einschlägigen Normen EN 60947-4-3, EN 60950 bzw. IEC 60335-1. ge

INFO-TIPP
Beim Solid-State-Relais steuert ein Optokopplerausgang einen Leistungshalbleiter bzw. einen Triac oder zwei antiparallel geschaltete Tyristoren im Laststromkreis an. Halbleiter-Relais sind besonders prädestiniert für das häufige Schalten hoher ohmscher Lasten und für solche Applikationen, in denen ihre interne Verlustleistung in der Anwendung vernachlässigt werden kann. Allgemeine aber auch vertiefende Informationen zum Thema Halbleiter bietet die Webseite:

PRAXIS PLUS
Dreiphasige Halbleiter-Relais kommen beispielsweise zum Ansteuern von Motorlasten, Heizungssystemen und Transformatoren zum Einsatz. Auch hier ist das geräuschlose und verschleißfreie Schalten der jeweiligen Verbraucher ein Vorzug von Halbleiter-Relais. Weidmüller bietet dreiphasige PSSR mit Kühlkörper (ready-to-use) in den zwei Varianten PSSR 24 VDC/3PH 20 AAC und PSSR 230 VAC/3PH 20 AAC.
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