Motorsteuerungen

Symbiose von Relais und Halbleitern


Die Streitgespräche Relais versus Halbleiter dauern nun schon Jahrzehnte an. Immer wieder werden die Vorteile und Nachteile gegeneinander abgewogen. In der Praxis haben sich Relais und Halbleiter durch ihre jeweiligen Stärken ihre Plätze erobert. Robustheit und geringe Eigenerwärmung der Relais stehen der Verschleißfreiheit und hohen Schaltzahlen von Halbleitern gegenüber.

Eine moderne Applikation bei der es nicht mehr heißt:
Relais versus Halbleiter sondern Relais plus Halbleiter hat sich im Bereich anspruchsvoller Steuerungen für 3-phasige Asynchronmotore aufgetan.

Hier übernimmt jede Komponente den Part, den sie am besten beherrscht.
Das ist beim Halbleiter bei genau bekannten Lastbedingungen natürlich das verschleißfreie Schalten.
Ist die Last eingeschaltet, übernimmt ein paralleler Relaiskontakt den Strom, um aufwändiges Kühlen des Halbleiters im Dauerbetrieb zu vermeiden. Beim Stopp übernimmt der Halbleiter den Strom wieder und schaltet verschleißfrei ab. Um eine galvanische Trennung der Strompfade und damit ein zuverlässiges Abschalten des Motors zu erreichen, werden zusätzliche Relaiskontakte in Serie zu dieser Schaltkombination gesetzt.

Desweiteren bieten sich Relaiskontakte für die Umkehrung der Motordrehrichtung an.

Wie bei einem modernen Auto, wo zwischen Einschalten der Zündung und Starten des Motors diverse Prüfroutinen ablaufen, wird auch bei einer solchen Motorsteuerung vor Anlauf geprüft, ob alle Schaltelemente vollständig geöffnet / gesperrt sind. Erst nach positiver Prüfung werden die schaltenden Halbleiter freigegeben und schließlich die parallelen Relaiskontakte zugeschaltet.
Das bestimmungsgemäße Abschalten erfolgt dann in umgekehrter Reihenfolge.

Was passiert aber im Falle einer Blockierung, Überlast oder einer Notabschaltung aus anderen Gründen?
Bis erhöhte Ströme als gestörter Betriebsfall erkannt wird, müssen die Relais ein Vielfaches ihres Nennstromes für einige Sekunden führen. Erkennt die Steuerung dann den Störfall, bleibt nicht die Zeit um geordnet herunterzufahren. Jetzt müssen die Relais unter Überlast abschalten.
Um es für einen solchen Einsatz zu qualifizieren, wurden mit dem TE RT-Relais umfangreiche Untersuchungen sowohl beim Hersteller als auch beim Anwender durchgeführt.
  • Ist das Relais in der Lage die Überströme im gestörten Betrieb zu führen?
  • Kann es unter diesen Lastbedingungen sicher abschalten?
  • Funktioniert die Lastübergabe zwischen Halbleiter und Relais ausreichend verschleißarm, um tatsächlich mehreren Millionen Schaltungen zuverlässig zu erreichen?

Wenn diese Applikation auch ein hervorragendes Beispiel dafür ist, die Vorteile zweier unterschiedlicher Technologien zusammenzubringen, so sind doch enge Zusammenarbeit, Verständnis aller relevanten Details der Applikation und gründliches Testen erforderlich, um letztendlich eine robuste und zuverlässige Lösung zu erreichen.


Georg Schneider, TE Connectivity



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In dieser Ausgabe:
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Editorial:
Die letzte Chance?
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©2016 Forum Innovation der
Deutschen Schaltrelais-Hersteller im ZVEI
Update 04/11/2016