Jenseits des Datenblatts


Welcher Entwickler kennt das nicht: Auf der Suche nach einem Relais für seinen Anwendungsfall hält er nach kurzer Zeit dutzende Datenblätter in der Hand, doch so richtig passen will keiner der ausgewählten Typen. Das günstigste Relais ist zu groß, das kleinste Relais er füllt nicht die Anforderungen an die Umgebungstemperatur und der Typ für hohe Einschaltströme hat keine Zulassung nach der Gebrauchsgerätenorm EN 60335.

Doch anstatt zu verzweifeln sollte man lieber zum Telefon greifen und den zuständigen Hersteller kontaktieren. Oft eröffnen sich dabei deutlich bessere Möglichkeiten, als zunächst die bloßen, für Normalbedingungen getroffenen Datenblattangaben, vermuten lassen. Wenn alle Randbedingungen des speziellen Anwendungs-falles berücksichtigt werden, lässt sich dann oft eine zufriedenstellende Lösung finden.

Der Artikel zeigt eine kleine Übersicht verschiedener Möglichkeiten.

Höhere Umgebungstemperatur

In den meisten Relaisdatenblättern sind 70°C oder 85°C als maximal zulässige Umgebungstemperaturen aufgeführt. Diese Werte bedeuten in vielen Fällen aber nicht das Ende der Fahnenstange, sondern lediglich die Grenze, bei der das Relais im Rahmen anderer Datenblattwerte zuverlässig funktioniert.

Ist die Applikation aber mit „heißer Nadel“ gestrickt, kann die Anforderung auch bei 95°C oder gar 105°C liegen. Nun sollte man aber nicht entmutigt nach teuren Hochtemperaturtypen Ausschau halten, sondern sich folgende Fragen stellen:


  • Muss man die Spule mit voller Leistung betreiben oder kann die Erregerspannung nach dem Einschalten des Relais abgesenkt werden?
  • Wird der maximal zulässige Schaltstrom oder nur ein Bruchteil davon geschaltet?
  • Sind hohe Spitzenströme oder Lichtbogenbildung (kapazitive/induktive Last) zu berücksichtigen – mit welcher Schaltfrequenz ist zu rechnen?
  • Werden alle Kontakte mit voller Last betrieben oder nur einer?
  • Sind weitere Wärmequellen in der Nähe, die das Relais belasten könnten?

Diese und einige weitere Aspekte beeinflussen die Belastbarkeit des Relais negativ oder positiv. In vielen Fällen kann man die Fragen nach dem „oder“ aber mit „ja“ beantworten, womit man auch über eine höhere, zulässige Umgebungstemperatur diskutieren kann.

Bei den Sicherheitsrelais SF2D (Bild 1), SF3, SF4D und SFN4D z. B. ist so je nach Einsatzfall eine Umgebungstemperatur bis 105°C möglich.

Spezielle Spulenwerte
5V, 9V, 12V, 24V, 48V – nahezu jeder Relaistyp ist für diese üblichen Spulenspannungen erhältlich. Doch gerade Anwendungen, die über einen weiten Spannungsbereich funktionieren sollen, verlangen nach Relais für Erregerspannungen zwischen den Standardwerten. Bestes Beispiel ist die immer wieder benötigte Erregerspannung von 21VDC für 24V-Anwendungen.

Tatsächlich ist nahezu jede beliebige Spulenspannung in bestimmten Grenzen theoretisch machbar. Praktisch spielen aber auch Preise und Stückzahlen eine wichtige Rolle, denn Sonderspulen bedingen in der Herstellung einen Mehraufwand und damit auch Mehrkosten.

Höherer Schaltstrom
Das ausgewählte Relais ist scheinbar in jeder Hinsicht perfekt, nur der Schaltstrom ist im Datenblatt mit 6A statt den benötigten 8A angegeben? Auch das ist unter Umständen kein Problem, wenn man einige Punkte beachtet.

Es spielen auch hier ähnliche Einflussgrößen, wie vorher beschrieben, eine wichtige Rolle. Bei höherer Umgebungstemperatur und induktiven oder kapazitiven Lasten ist ein größerer Schaltstrom kritischer als bei ohmscher Last und Raumtemperatur. Darüber hinaus ist die Anforderung an die Lebensdauer, also die Anzahl der Schaltspiele, ein wichtiger Punkt. Die spezifizierte Lebensdauer bei Nennlast beträgt z. B. 100.000 Schaltspiele. Für ein Gerät, das über 10 Jahre 5 Mal am Tag schalten soll, reicht aber eine Lebensdauer von ca. 20.000 Schaltspielen aus. Dementsprechend kann auch über einen Schaltstrom diskutiert werden, der dann höher als der im Datenblatt angegebene sein kann.

Bei der Datenblattangabe ist zudem noch ein weiterer Punkt zu beachten. Beim Schaltverhalten be zieht sich der aufgeführte Wert immer auf den „worst case“, also das Abschalten des Stromes. Einen höheren Strom einzuschalten oder einen etwa doppelt so hohen Strom zu führen ist aber kein Problem, solange die durch den spezifizierten Grenzdauerstrom thermisch bedingte Grenze der Belast barkeit nicht überschritten wird.

Besondere Beschriftung
Bei der Abnahme größerer Mengen bieten manche Hersteller auch eine kundenspezifische Beschriftung auf dem Relais an. So besteht zum Beispiel die Möglichkeit, einen maschinenlesbaren Code mit nahezu beliebigen Daten auf dem Relais aufzubringen, um in der eigenen Fertigung eine lückenlose Rückverfolgbarkeit der verbauten Produkte zu gewährleisten.

Spezielle Zulassungen
Viele Anwendungsgebiete erfordern spezielle Zulassungen oder Nachweise, die nicht standardmäßig für das gewünschte Relais verfügbar sind.
Für den Einsatz in Ex-Zonen, also explosionsgefährdeten Bereichen, müssen unter anderem hohe Anforderungen an die Dichtigkeit der Relais erfüllt sein. Dank der aufwändigen Tests und hohen Qualitätsstandards bei deutschen Relaisherstellern, gibt es spezielle Relais, die diesbezügliche Anforderungen erfüllen.

Ein weiteres Beispiel für die Flexibilität in Sachen Zulassungen ist die Einhaltung der Gebrauchsgerätenorm DIN EN 60335, die auch für in Geräten der „weißen Ware“ verwendeten elektrischen Bauelementen wie z. B. Relais gilt. Diese Produktgruppe umfasst z. B. Waschmaschinen, Kühlschränke oder Küchenherde, also Haushaltsgeräte, die unbeaufsichtigt oder beaufsichtigt betrieben werden. Um eine eventuelle Brandgefahr zu beurteilen, findet hier im Zusammenhang mit der Gerätenorm die Normenreihe DIN EN 60695 für Materialprüfungen Anwendung. Diese fordert für die bei Relais verwendeten Kunststoffen unter anderem eine Glühdrahtprüfung.



Fazit:
Fast nichts ist unmöglich und die passende Lösung ist oft nur ein Telefonat entfernt. Statt selbst Datenblätter zu durchforsten und sich mit der Auswahl des richtigen Relais zu beschäftigen, können und sollten Entwickler auf die Unterstützung des Relaisherstellers zurückgreifen. Die eingesparte Zeit und eine funktionierende Lösung sind handfeste Vorteile, die sich auch als Kostennutzen auszahlen.

Relaishersteller in Deutschland sind für Anfragen aller Art oftmals über eigens eingerichtete Technik-Hotlines erreichbar.



Markus Bichler, Panasonic Electric Works GmbH


©2010 Forum Innovation der
Deutschen Schaltrelais-Hersteller im ZVEI
Update 01/11/2010