Ratgeber
Industrierelais eignen sich aufgrund ihrer robusten und kompakten Bauweise ideal für den industriellen Einsatz. Sie dienen dazu, Ströme zu schalten und auf diese Weise Logik und Last zu trennen. In unserem Ratgeber erfahren Sie, wie Industrierelais aufgebaut sind und worauf es beim Kauf zu achten gilt.
Industrierelais sind fernbetätigte Schaltelemente, die mithilfe einer Steuerspannung Stromkreise schalten. Oft handelt es sich um Leistungsrelais, die speziell für Schwerlastanwendungen und die Ansteuerung grosser Lasten konzipiert sind. Kennzeichnend für Industrierelais sind eine robuste Verarbeitung, eine kompakte Bauweise und eine lange Lebensdauer. Sie sind in der Regel gekapselt und befinden sich in stabilen Gehäusen, die Schutz vor äusseren Einflüssen bieten.
Industrierelais finden im Gebäudemanagement und in Hausinstallationen, im Maschinen- und Anlagenbau, in den Bereichen Automation und erneuerbare Energien und vielen weiteren Segmenten Verwendung. Mit ihrer Hilfe werden beispielsweise Beleuchtungen, Filter, Ventilatoren, Pumpen, Heizungen, Lüftungen, Jalousien oder Fenster gesteuert. Darüber hinaus kommen sie zur Überwachung und Fernschaltung von Verbrauchern beziehungsweise Elektronik zum Einsatz und sind Bestandteil speicherprogrammierter Steuerungen (SPS) und Sicherheitsabschaltungen.
Industrierelais können im Wesentlichen auf zwei verschiedenen Technologien basieren und unterscheiden sich dementsprechend in ihrem Aufbau.
Elektromechanische Relais
Elektromechanische Industrie-Relais arbeiten hochpräzise und sind vielfältig einsetzbar. Es handelt sich hierbei um Schalter mit zwei Schaltpositionen (offen/geschlossen), die über einen Steuerstromkreis betätigt werden. Sie bestehen aus einer Spule mit ferromagnetischem Kern und mechanischen Kontakten, die als Schliesser, Öffner oder Wechsler (Kombination aus Schliesser und Öffner) fungieren. Sobald Strom durch die Spule fliesst, wird ein elektrisches Magnetfeld aufgebaut, das die Kontakte schaltet. Auf diese Weise werden die zu schaltenden Stromkreise gesteuert.
Solid-State-Relais
Solid-State-Relais beruhen auf Halbleitertechnologie und werden daher auch als Halbleiterrelais bezeichnet. Im Gegensatz zu elektromechanischen Relais schalten sie rein elektronisch und sind zu diesem Zweck mit Transistoren, Thyristoren oder einem Triac ausgestattet. Eine galvanische Trennung zwischen Steuerstromkreis und zu schaltender Last realisieren integrierte Optokoppler. Solid-State-Relais wird in manchen Industriebereichen Vorzug gegenüber elektromechanischen Relais gegeben. Da sie keine beweglichen Bauteile enthalten, sind sie unempfindlich gegenüber Erschütterungen und nahezu verschleissfrei. Sie eignen sich insbesondere für Anwendungen, die eine hohe Anzahl an Schaltzyklen und hohe Schaltfrequenzen erfordern, und halten widrigen Umweltbedingungen stand.
Trotz der vorteilhaften Eigenschaften von Solid-State-Relais sind elektromechanische Industrie-Relais nach wie vor weit verbreitet. Sie sind unempfindlicher gegenüber Überlast und Störimpulsen und verzeichnen niedrigere Spannungsabfälle bei Leistungsanwendungen. Einen Kompromiss bilden hybride Bauformen, die die Vorteile eines elektromechanischen Schaltsystems mit denen einer intelligenten Steuerelektronik vereinen.
Beim Kauf von Industrierelais sind einige wichtige Punkte zu beachten. Zunächst einmal gilt es, den richtigen Relaistyp zu finden. Hierfür müssen Sie Spannung und Strom der Last kennen und in Erfahrung bringen, ob es sich um eine ohmsche, induktive oder kapazitive Last handelt. Solid-State-Relais beispielsweise sind für das Schalten ohmscher und induktiver, nicht aber kapazitiver Lasten geeignet. Bedenken Sie ausserdem, dass elektromechanische Industrierelais zwar mit Gleichstrom (DC), jedoch nicht ohne Weiteres mit Wechselspannung (AC) betrieben werden können. Sollte Wechselspannung vorliegen, können Sie zu Gleichstromrelais mit vorgeschaltetem Gleichrichter greifen.
In diesem Zusammenhang ist auch von Bedeutung, für welchen konkreten Anwendungsbereich das Industrierelais vorgesehen ist. Zum Schalten von Kleinst- und Normsignalen sind Signalrelais mit einem maximalen Schaltstrom von bis zu 20 mA meist ausreichend, dahingegen benötigen Sie für erhöhte AC- oder DC-Lasten spezielle Leistungsrelais, die für einen Maximalstrom von 16 A oder höher ausgelegt sind. Für sehr hohe DC-Lasten, kapazitive Lasten und induktive Lasten sind Hochleistungsrelais mit einem maximalen Schaltstrom von bis zu 63 A die richtige Wahl.
Schalthäufigkeit und Schaltfrequenz sind weitere Parameter, die einkalkuliert werden müssen. Wie viele Schaltspiele ein Relais korrekt durchführen kann, hängt unter anderem von seiner Bauart, dem Kontaktmaterial und der individuellen Belastung ab. Auch die Umgebungsbedingungen sind zu berücksichtigen. Ist das Industrierelais Staub, Wasser, Stössen, Vibrationen oder Temperaturschwankungen ausgesetzt, gilt es auf eine entsprechende Schutzart beziehungsweise Zertifizierung zu achten.
Ist der richtige Relaistyp gefunden, folgt die Auswahl eines konkreten Modells. Dafür müssen Art und Anzahl der Kontakte bekannt sein. Zudem sind Industrierelais für unterschiedliche Montageumgebungen erhältlich. Es gibt ein grosses Angebot an Steckrelais, die auf einem Relaissockel fixiert werden. Dieser wird wiederum im Schaltschrank untergebracht. Ist ein Industrie-Relais steckbar, kann es im Fall einer Wartung oder Reparatur leicht ausgetauscht werden. Bei beengten Platzverhältnissen können Printrelais eine bessere Alternative sein. Sie werden auf einer Platine verlötet, benötigen keinen Sockel und beanspruchen daher weniger Platz. Zu guter Letzt können weitere Funktionalitäten wie eine eingebaute LED zur Anzeige des Betriebszustands bei der Auswahl eines Industrierelais miteinbezogen werden.
Unser Praxistipp: Spezialrelais bei hohen DC-Lasten verwenden
Das Schalten von DC-Lasten stellt für die Kontakte eines Relais eine deutlich grössere Belastung dar als das Schalten von AC-Lasten. Das hat folgenden Grund: DC-Lasten verfügen über grosse Mengen elektromagnetischer Energie. Diese verwandelt sich in einen Lichtbogen, der die Kontakte abbrennt, wenn er nicht gelöscht wird. Während es bei Wechselspannung einen Nulldurchgang gibt, bei dem der Lichtbogen von selbst erlischt, ist das bei Gleichspannung nicht der Fall. Standard-Relais halten dieser Belastung kaum stand und fallen schnell aus. Aus diesem Grund müssen bei hohen DC-Lasten spezielle Relais verwendet werden, die beispielsweise mit Blasmagneten oder Freilaufdioden ausgestattet sind, mit deren Hilfe der Lichtbogen gelöscht werden kann.
Welche Rolle spielt das Kontaktmaterial eines Relais für die Schaltsicherheit?
Leistungsfähigkeit und Lebensdauer eines Kontakts hängen in einem nicht unerheblichen Mass vom zugrunde liegenden Kontaktmaterial ab. Demzufolge spielt das Kontaktmaterial eine grosse Rolle bei der Schaltsicherheit. Grundsätzlich muss das Kontaktmaterial immer zum Lasttyp passen. Zu den gebräuchlichsten Kontaktmaterialen zählen Silber (Ag), Silber-Zinn (AdSnO2), Silber-Wolfram (AgW) und Silber-Palladium (AgPd). Für Standardanwendungen hat sich AgNi als Kontaktmaterial bewährt. Es ist ähnlich leitfähig wie Silber und zeichnet sich durch Lichtbogen löschende Eigenschaften aus. Beim Schalten erhöhter Ströme ist AdSnO2 die bessere Wahl.
Welche Unternehmen bieten Industrierelais an?
Industrierelais werden von vielen namhaften Herstellern angeboten, beispielsweise Finder, Phoenix Contact, Siemens, Hager, Weidmüller, WAGO und Eaton. Einen guten Ruf geniessen unter anderem Produkte von Finder. Finder ist ein europäisches Unternehmen, das 1954 in Italien gegründet wurde und sich auf die Herstellung elektromechanischer Komponenten für die Industrie und Hausinstallation spezialisiert hat. Neben verschiedenen Arten von Relais (Industrierelais, Koppelrelais, Überwachungsrelais etc.) gehören dazu Beleuchtungslösungen, Thermostate, Zeitschaltuhren, Energiezähler und vieles mehr.
Was muss ich beim Austausch eines Steckrelais beachten?
Wird der Entriegelungshebel des Relaissockels geöffnet, kann es passieren, dass das Steckrelais aus seiner Fassung springt und dabei beschädigt wird oder im Installationsschacht verlorengeht. Um das zu verhindern, fixieren Sie das Relais, indem Sie es beim Öffnen des Hebels leicht gegen die Fassung drücken.