Fokus auf bistabile Lösungen und Optimierung monostabiler Relais hinsichtlich Verlustleistung Strom sparen mit bistabilen Relais

Claudiu Ciobotaru, Panasonic Electric Works Europe: »Weil die Anzugsspannung des Relais mit höherer Temperatur steigt, ist es oft sinnvoll, das Relais mit einem Haltestrom zu betreiben.«
Claudiu Ciobotaru, Panasonic Electric Works Europe: »Weil die Anzugsspannung des Relais mit höherer Temperatur steigt, ist es oft sinnvoll, das Relais mit einem Haltestrom zu betreiben.«

Für stromsparende Relais fokussieren die Hersteller wie Panasonic und Hongfa einerseits auf bistabile Lösungen, optimieren andererseits aber auch die monostabilen Systeme bezüglich der Verlustleistung. Prinzipiell gilt laut Panasonic-Manager Claudiu Ciobotaru zudem, dass »Energieeinsparung nicht nur eine Frage der Relais-Innovation ist«. Hier kann der Kunde in puncto Energieeffizienz durch die PWM-Ansteuerung monostabiler Relais einiges tun.

Seit Anfang der 70er Jahre hat Panasonic die Entwicklung bistabiler Relais »stetig vorangetrieben, um kompaktere, leistungsfähigere und kostenoptimierte Relais anzubieten«, betont Ciobotaru, Senior Manager im Bereich Business Development Eco Market bei Panasonic Electric Works Europe. Zwar benötigen bistabile Relais keinerlei Strom, um den jeweiligen Zustand des Öffners/Schließers zu halten, »weil aber die Anzugsspannung des Relais mit höherer Temperatur steigt, ist es oft sinnvoll, das Relais mit einem Haltestrom zu betreiben«. Deshalb habe der japanische Relaishersteller hierzu einen Stromtreiber realisiert, der die Nachteile einer spannungsgesteuerten Pulsweitenmodulation (PWM) eliminiert. Dieser Stromtreiber, bezeichnet als IC3, fungiert als Stromquelle für die Relaisspule. Die Vorteile dieses IC3-Bausteins seien der weite Eingangsspannungsbereich von 5 bis 50 VDC, die geringe Leistungsaufnahme von nur 1 mA, der weite Temperaturbereich von -40 bis +80°C und eine thermische Abschaltfunktion. »Dieser Baustein garantiert ein sicheres Halten des Relais bei jeder Temperatur - und dies bei 25 Prozent der Nominalverlustleistung«, erläutert Ciobotaru.

In puncto Stromverbrauch optimierte monostabile Relais, sog. sensitive Relais, zeichnen sich durch eine größere Anzahl an Spulenwindungen aus, wodurch sich der Spulenstrom und somit auch die Spulenleistung verringert. Weil hier aber auf gleichem Spulenraum mehr Kupferdrahtwindungen mit zumeist dünnerem Querschnitt untergebracht werden müssen, ist eine »enge Kooperation« von Entwicklung und Produktion erforderlich.

Energieeinsparung ist in vielen Segmenten, in den Relais verwendet werden, ein Thema. In der Messtechnik werden bistabile Signalrelais eingesetzt, »sobald Schaltmatrizen für Signalpfade gefordert sind, die viele Relais beanspruchen«, sagt der Panasonic-Manager. Haupteinsatzgebiet bistabiler Leistungsrelais ist die Gebäudeleittechnik. Durch die Busvernetzung der Verbraucher und der Sensoren lassen sich intelligente Funktionen realisieren. Die Schaltenergie für das Relais wird aus dem Bus gezogen, so dass ein bistabiles, kompaktes Relais gefordert ist. Bei Weißer Ware werden derzeit bistabile Relais integriert, um die Stand-by-Leistung von Haushaltsgeräten zu eliminieren. Im Bereich der Herdsteuerungen werden hingegen monostabile Relais mittels energieeffizienter PWM-Methode angesteuert. Künftig verspricht man sich vom hohen Marktpotenzial intelligenter Stromzähler eine steigende Nachfrage nach bistabilen Relais. Eine »entscheidende Rolle« spielt die Energieeffizienz bei Solarwechselrichtern, sind in einem derartigen Wechselrichter doch auf der AC-Seite bis zu acht Relais integriert, so dass sich die Verlustleistung entsprechend addiert. Die meisten Hersteller in diesem Markt arbeiten mit einer Spannungs-PWM, »der vorgestellte Stromtreiber ist jedoch bereits im Gespräch und kann auch hier Fuß fassen«, erwartet Ciobotaru.

In Folge der Renaissance des bistabilen Relais-Typs hat Panasonic sein Portfolio in den letzten 2, 3 Jahren kräftig aufgestockt: Im Bereich der Signalrelais weisen augenblicklich elf Relaisfamilien eine bistabile Funktion auf. Im Leistungsbereich bedient man mit neun Relaisfamilien »so gut wie alle Applikationen«. Besonders kompakt ist mit Abmessungen von 24 x 10 x 16,8 mm das neu entwickelte DW-Relais, das Ströme von bis zu 10 A/250 VAC schalten kann.