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Omron: Anforderungen an Relais

Wichtig ist nicht allein das Kontaktmaterial

14. September 2016, 10:32 Uhr | Von Andries de Bruin, Senior European Product Marketing Manager bei Omron Electronic Components Europe

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Kontaktprellen

Das Schalten eines Relais unter Last verursacht Lichtbogenbildung mit beträchlicher Hitzeentwicklung (mehrere Zehntausende Grad Celsius). Dies kann nicht nur dazu führen, dass das Metall auf den Kontaktoberflächen schmilzt, sondern dass auch die umliegenden Komponenten schmelzen. Lichtbogenbildung limitiert die elektrische Lebensdauer eines Relais auf etwa 100.000 Schalt-spiele – ein viel niedrigerer Wert als die mechanische Lebensdauer mit mehr als 20 Millionen Schaltspielen. Lichtbogenbildung ist überdies eine wohlbekannte Quelle elektromagnetischer Interferenzen (EMI) und kann zur Emission von Ozon und anderen Schadstoffen führen.

Die Lichtbogenbildung kann sich verlängern, wenn der bewegliche den festen Kontakt berührt: Unmittelbare Folge ist das Kontaktprellen. Eine Methode zur Verringerung dieser Prellzeit besteht darin, die Federkraft zu verstärken, welche die zwei Kontakte zueinander bringt. Abträglich ist hier, dass die Spulenleistung erhöht werden muss, um die Federkraft zu überwinden, was die Energieeffizienz reduziert.

Doch gibt es andere Wege, das Kontaktprellen zu vermindern. Wichtig ist es, die Dicke und damit die Festigkeit und das Gewicht des Anschlusses zu verstärken. Während der Anschluss bei einem Standardrelais etwa 0,12 mm dick und 2,9 mm breit ist, kann er bei einem Hochstromrelais 0,15 x 4,3 mm betragen. Bild 1 veranschaulicht den Einfluss dieser Design-Eigenschaften auf die Kontaktprelldauer.

Zur Maximierung der elektrischen Lebensdauer von Relais muss die Hitze, die sich während der Lichtbogenbildung entwickelt, abgeleitet werden. Sonst verursacht sie das Schmelzen nicht nur des Kontakts, sondern auch anderer Komponenten wie der Card, die den Anschluss bewegt. Eine Möglichkeit hierfür ist der Einsatz eines »Dummy-Terminals«, das einen Teil der Wärme von der Card abzieht. Bild 2 zeigt die Auswirkung dieser Modifizierungen auf die Prellzeit.