Interview Neuartiges Hochvolt-Relais soll Sicherheitslücke schließen

Das Hochvolt-Relais besitzt parallel zum stromführenden Hauptkontakt (blau) einen Bypass (rot), der verhindert, dass ein Lichtbogen entsteht.

Sicheres Abschalten bis 2000 A bei 1000 V ist mit dem neuen Hochvoltschütz von E-T-A möglich. Das hybrid aufgebaute Relais soll eine Sicherheitslücke schließen. Produktmanager Ricardo Pimenta erklärt im Markt&Technik-Interview die Besonderheiten.

Markt&Technik: Ihr neues Hochvolt-Relais HVR10 basiert auf einem hybriden Schaltkonzept und vereint die Vorteile der galvanischen Trennung mit der Leistungsfähigkeit von Halbleitern. Welche Vor- bzw. Nachteile haben beide Relais-Arten?

Ricardo Pimenta: Ein mechanisches Kontaktsystem nutzt typischerweise Luft zwischen den geöffneten elektrischen Kontakten als Isolator. Ist die Luftstrecke ausreichend lang, kann kein Lichtbogen zünden. In diesem Fall spricht man von galvanischer oder physischer Trennung. Bei jeder Schaltung, in der diese Systeme unter Spannung den Stromkreis öffnen, brennt der Lichtbogen einen Teil des elektrischen Kontakts ab. Dies begrenzt die Schaltspielzahl.

Halbleiter wiederum sind elektronische Bauteile mit einem veränderbaren elektrischen Widerstand. Diese Technologie schaltet quasi verschleißfrei, da es keine beweglichen Bauteile gibt und bei der Unterbrechung des Stromflusses kein Lichtbogen entsteht. Jedoch ist auch hier im eingeschalteten Zustand der Übergangswiderstand relativ hoch. Diese hohe Verlustleistung verlangt meist nach einer aufwändigen, kontinuierlichen Kühlung.

Wie sieht der Aufbau Ihres neuen Relais aus und welche Rolle übernimmt dabei die Elektronik?

Das Relais HVR10 nutzt einen mechanischen Kontakt, um den Strom dauerhaft zu tragen. Es profitiert so von einem niedrigen Übergangswiderstand und benötigt daher keine aktive Kühlung. Nur während des Schaltvorgangs übernimmt die parallel geschaltete Elektronik den Strom. Dadurch nimmt der mechanische Hauptkontakt keinen Schaden durch einen Lichtbogen. Auch der elektronische Bypass besitzt einen mechanischen Kontakt. Dieser wird immer erst geöffnet, nachdem der Stromfluss durch die Halbleiter unterbrochen wurde. So stellt das Hochvoltschütz am Ende des Schaltvorgangs ebenfalls eine sichere, galvanische Trennung her.

Derzeit befindet sich das Relais noch in der Entwicklung. Wann kommt es voraussichtlich auf den Markt?

Verschiedene Kunden testen aktuell bereits im Rahmen einer Geheimhaltungsvereinbarung die ersten Funktionsmuster. Ab Juli 2019 werden wir bereits Muster in größeren Mengen und ohne NDA verfügbar machen. Die Serienproduktion wird dann im April 2020 starten.

Was war der Grund für die Entwicklung dieses Relais?

Durch unser großes Angebot an Schutzschaltern und Relais für die Bereiche Luftfahrt und Automotive kontaktieren uns die OEMs häufig mit ungewöhnlichen Herausforderungen. In diesem Fall suchen verschiedene Kunden nach einer Alternative zu Hochvoltschützen mit einer hermetisch dichten, gasgefüllten Schaltkammer. Diese Relais funktionieren immer dann nicht mehr, wenn Temperaturen oder Vibrationen zu Rissen führen, aus denen das Gas entweichen kann.

Sie adressieren also Anwendungen im Bereich der Elektromobilität, die besonders hohe Anforderungen an die Relais stellen?

Unser neues Relais ist vorrangig für Elektrobusse und leichte LKWs für den Stadtlieferverkehr konzipiert. Dabei handelt es sich um einen Markt, auf dem Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit den höchsten Stellenwert haben.