Für Wärmepumpen und mehr
Bedarf an ATEX-konformen Relais steigt
Durch die Umstellung auf umweltschonende Kältemittel wird eine explosionssichere Bauweise bei Wärmepumpen und Kälteanlagen mit brennbaren Gasen erforderlich. Das hat Auswirkungen auf Komponenten wie Relais.
Neue Kältemittel mit niedrigem Ozonabbaupotenzial (ODP) und geringem Treibhauspotenzial (GWP) schonen das Klima, stellen aber Entwicklungsteams weltweit vor Herausforderungen.
Die Norm der »American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineering« (ASHRAE) klassifiziert Kältemittel nach ihrer Gefährlichkeit, basierend auf Toxizität und Entflammbarkeit. Gängige umweltfreundliche Kältemittel wie R290 (Propan), R1270 (Propen) und R600a (Isobutan) weisen einen ODP-Wert von Null und ein niedriges GWP (Treibhauspotenzial) auf. Sie sind jedoch nach der Norm A3 eingestuft, das heißt leicht entzündlich. Dies bedeutet, dass für die Komponenten, die bei der Konstruktion von Wärmepumpen, Klimaanlagen und Kühlsystemen verwendet werden, neue und vor allem sichere Konstruktionen erforderlich sind. Diese Überlegungen gelten in noch stärkerem Maße für hochentzündliche Wasserstoffheizkessel.
Eine explosionsfähige Atmosphäre liegt vor, wenn sich ein Gemisch aus Luft, Gasen, Dämpfen, Nebel oder Staub in einer Weise verbindet, die sich unter bestimmten Betriebsbedingungen entzünden kann. In ganz Europa umfassen die Geräte und Schutzsysteme zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen (ATEX) eine Reihe von Produkten, darunter solche, die z. B. auf festen Offshore-Plattformen, in petrochemischen Anlagen, in Bergwerken und in Getreidemühlen eingesetzt werden.
Explosionsgeschützte Relais, Schalter und ähnliche Geräte fallen unter die Bestimmungen von IEC 60335-2-40 (Besondere Anforderungen für elektrische Wärmepumpen). Bei Klimageräten und Luftentfeuchtern erweitern die Vorschriften von IEC 60730/UL508 die Einsatzmöglichkeiten für brennbare Kältemittel wie R290.
In der Praxis gelten spezifische Vorschriften für die unterschiedlichsten Anwendungen, von Kältemaschinen und Klimaanlagen bis hin zu Wärmepumpen und Wasserstoffheizkesseln. Dies wiederum macht es notwendig, neue Gerätekonzepte zu entwickeln, die Schutz bieten und gleichzeitig den Bedürfnissen des Marktes entsprechen.
Gekapselte Standardrelais werden explosionssicher
Zu den ersten Erfolgen gehören die Zertifizierungen von geschlossenen und offenen Relais, die bereits die Zulassung nach VDE IEC60079-15 erhalten haben. Als Beispiele für solche gekapselten Standardrelais sind folgende Typen von Omron genannt:
- Das Relais G5NB ist ein Miniaturrelais mit einpoliger 5-A/7-A-Schaltfähigkeit und 10 kV Stoßspannungsfestigkeit. Ein hocheffizienter Magnetkreis sorgt für eine hohe Empfindlichkeit von 200 mW. Das Standardmodell entspricht den UL/CSA/VDE-Normen und erfüllt die Anforderungen der verstärkten Isolierung nach EN 61010.
- Das einpolige Miniatur-Leistungsrelais G5Q ist für eine Schaltleistung von 10 A Schaltleistung ausgelegt sowie für das Schalten einer Vielzahl von Lasten. Dieser Relais-Typ ist klein und bietet dennoch eine Stoßspannung von 8 kV (zwischen Spule und Kontakten) und verfügt über eine geringe Leistungsaufnahme der Spule.
- Das Relais G2RL ist ein flaches PCB-Leistungsrelais mit einer Höhe von 15,7 mm, das sich ideal für den Einbau in Miniaturgeräten eignet. Erhältlich ist eine große Auswahl an einpoligen, zweipoligen, hochleistungsfähigen (16 A) und hochempfindlichen (250 mW) Relais-Ausführungen. Die Relais der Serie G2RL erfüllen die Anforderungen an die Umgebungstemperatur von 85 °C und 105 °C (Modell -CV).
Der niedrige Stromverbrauch der Modelle G5NB und G5Q sorgt für eine geringere Wärmeentwicklung. Die Relais können daher in einer Vielzahl von Anwendungen als explosionsgeschützte Relais, glühdrahtfeste Relais oder Hochstromrelais eingesetzt werden.
Die Relais der Typen G5NB, G5Q und G2RL sind für den Einsatz in zunehmend risikoreichen Situationen mit gefährlichen Kraftstoffen und Kältemitteln zugelassen. Die VDE-Explosionsschutzprüfung nach IEC/EN 60079-15 ist sowohl für abgedichtete als auch für nicht abgedichtete Geräte vorgesehen. Weitere Zulassungen für Motorlasten sind in Vorbereitung. Zusätzliche Zulassungen umfassen EN 60335-1 (-HA-Modell) und IEC/EN 61810-1 sowie UL/CSA.
Abgedichtete Miniaturrelais
Neben den gekapselten Standardrelais bieten Miniatur-Leistungsrelais wie das G6RN eine Schaltleistung von 8 A/250 V AC bei einer Bauhöhe von nur 15 mm. Das Miniaturrelais zeichnet sich zudem durch eine hohe Empfindlichkeit mit 220 mW Leistungsaufnahme, eine hohe Isolierung mit einem Isolationsabstand von 8 mm und eine Stoßspannung von 10 kV zwischen Spule und Kontakten aus. Das Relais erfüllt die Anforderungen an eine Betriebsumgebungstemperatur von 85 °C und entspricht in der Standardausführung den VDE-Normen. Diese in der Entwicklung befindliche Relaisfamilie wird ein nicht abgedichtetes Modell (-EL1) sowie eine abgedichtete Ausführung (-EL2) umfassen. Beide Versionen werden nach den Normen IEC/EN 60079-15 (Explosionsschutz) und EN 60335-1 (Glühdraht) zugelassen.
ATEX-konforme Mikroschalter und MEMS-Sensoren
Omron hat sich verpflichtet, Technologien zu entwickeln und zu fördern, die Ressourcen und Umwelt schonen. Dazu gehören neben den ATEX-konformen Relais auch abgedichtete Schalter und neue Arten von MEMS-Sensoren.
Neue Versionen von Ultra-Subminiatur-Basisschaltern, die nach IP67 abgedichtet sind, sind auch für den sicheren Betrieb in der Nähe von hochentzündlichen Flüssigkeiten prädestiniert. Die Modelle mit Gleitkontaktkonstruktion haben einen langen Hub und bieten eine hohe Zuverlässigkeit sowie eine hohe Isolationsleistung. Die versiegelten Mikroschalter von Omron sind je nach Größe für Signalströme bis zu 5 A erhältlich, und alle Modelle kann Omron mit bereits umspritzten Kabeln liefern.
Die Überwachung des Luftstroms und des Luftdrucks sind eine Voraussetzung für den korrekten und optimalen Betrieb von Wärmepumpen, Kälteanlagen und Klimaanlagen. Die hochgenauen Drucksensoren des Typs D6F-PH und der Überdrucksensor 2SMPP unterstützen die vielfältigen Anforderungen von Luftstrommessungen. Sie könnten auch zur Erkennung von verstopften Filtern und zur Unterstützung von vorausschauenden Wartungssystemen eingesetzt werden. Die Geschwindigkeitssensoren D6F-V und D6F-W sparen durch die Erfassung des Luftstroms Energie und optimieren gleichzeitig die Klimaregelung ohne Qualitätseinbußen.
