Relais

Wieso, weshalb, warum – Funktionsprinzipe und Einsatzgebiete von Relais

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Die Alternative: Halbleiter-Technologie

All diese Relaisarten basieren auf einem elektromechanischen Funktionsprinzip. In Konkurrenz dazu stehen die Halbleiterrelais, deren Markt deutlich wächst, das sind sich die Relais-Experten sicher. Zwar arbeiten diese Bauteile mit einem völlig anderen Funktionsprinzip, können aber die gleichen Aufgaben übernehmen. Krein und Wortmann von Phoenix Contact erklären den Unterschied der beiden Relaisarten: Während ein elektromechanisches Relais immer aus einer steuerseitigen Spule und lastseitigen mechanischen Schaltkontakten besteht, die den Stromkreis wie bei einem normalen Lichtschalter physikalisch schließen und öffnen, übernehmen bei Halbleiterrelais – wie der Name schon vermuten lässt – Halbleiter, also Transistoren oder Triacs, das Ein- und Ausschalten des Lastkreises. Dazu wechseln sie zwischen leitendem und gesperrtem Zustand.

Beide Relaistypen haben je nach Anwendung Vor- und Nachteile. Im Hinblick auf Preis/Leistung gibt es beispielsweise keine bessere Wahl als das elektromechanische Relais. Laut ABB Stotz Kontakt sprechen außerdem folgende technische Vorteile für diesen Relaistyp:

  • Galvanische Trennung zwischen steuerndem und schaltendem Stromkreis
  • Schalten von hohen Lasten mit niedriger Leistung
  • Geringer Kontaktübergangswiderstand
  • Hoher Isolationswiderstand
  • Keine Kühlung erforderlich
  • Störfestigkeit und Robustheit der Spule bei Überspannung
  • Schaltzustand mit bloßem Auge erkennbar
  • Mehrfachkontakte möglich

Leise, schnell und prellfrei schalten

Da bei der Halbleiter-Technologie keine mechanischen Kontakte bewegt werden, schalten Halbleiter-Relais dagegen geräuschlos, schnell und prellfrei. Unempfindlich gegenüber Schock und Vibration beeinflussen bzw. stören sie benachbarte Baugruppen nicht während des Schaltvorgangs durch elektromagnetische Felder oder Schaltfunken. Sie haben keine mechanischen Bauteile, die verschleißen können, daher ist ihre Lebensdauer quasi unbegrenzt. Die auch bei Halbleiter-Relais wichtige galvanische Trennung zum eingangsseitigen Steuerstromkreis wird intern in der Regel über einen Optokoppler sichergestellt. Was dem Halbleiter allerdings fehlt, ist die galvanische Trennung am Ausgang.

Beide Technologien können in vielen Anwendungen alternativ eingesetzt werden. Die Experten von ABB Stotz Kontakt, Phoenix Contact, Wieland Electric, Panasonic Electric Works und Weidmüller sind sich einig, dass die Anforderungen des Kunden und die jeweilige Applikation darüber entscheiden, ob elektromechanische oder Halbleiter-Relais zum Einsatz kommen. Dabei spielen wirtschaftliche als auch technische Gesichtspunkte eine Rolle. Der Preis für Halbleiter-Relais beispielsweise steigt mit der Schaltleistung. Im Vergleich zu klassischen elektromechanischen Relais soll der Preisunterschied ab 1 A Laststrom stark zunehmen. „Der Anwender wird stets im Spannungsfeld zwischen Kosten, technischer Performance und Zuverlässigkeit entscheiden müssen, welcher Komponente er den Vorzug gibt“, ergänzt Phoenix-Contact-Spezialist Wortmann.

Bei Panasonic Electric Works spricht man letztendlich gerne von einer „harmonischen Koexistenz“ der beiden Relaisfunktionsprinzipe.

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