TYCO:

Leistungsrelais auch für den Kleinlastbereich geeignet

Der Schaltlichtbogen bewirkt am Relaiskontakt einerseits Verschleiß, andererseits die Reinigung von Fremdschichten.
Beim lichtbogenfreien Schalten tritt zwar kein Kontaktabbrand auf, durch Fremdschichten kommt es aber hier beispielsweise zu
Ausfällen. Mit einer geeigneten Konstruktion kann ein 12 A Leistungsrelais, wie z.B. das RT-CC1, auch den Anwendungsbereich des lichtbogenfreien Schaltens bis hinunter zu 1V/10 mA abdecken.


EN60255-T23, Klassen der Kontaktanwendung CA






Definition der Kontakt Kategorien:

Kontakt Kategorie 0 (CC0)
trockenes Schalten, <30mV, <10mA

Kontakt Kategorie 1 (CC1)
lichtbogenfreies Schalten von Kleinleistungen

Kontakt Kategorie 2 (CC2)
lichtbogenbehaftetes Schalten von hohen Leistungen

Im Umgang mit elektromechanischen Relais ist es üblich, eine Kategorisierung über den Schaltstrom oder die Schaltleistung vorzunehmen:
Signalrelais einerseits und 3, 5, 8 oder 16 A Leistungsrelais andererseits. Normativ wurde dies in der EN 60255-23 spezifiziert, in der jedoch die „Contact Application“ (CA) eine eher willkürliche, historisch bedingte Festlegung war.
Diese Betrachtung vernachlässigt, dass neben der reinen Stromtragfähigkeit des Kontaktsystems ebenso von Bedeutung ist, ob ein Schaltlichtbogen auftritt. Dieser Schaltlichtbogen führt zum Verschleiß des Kontaktes durch Abbrand, was sich in den klassischen Ausfallbildern eines Leistungsrelais ausdrückt: Verschweißen, verhaken oder keine Kontaktgabe wegen aufgebrauchter Abbrandreserve. Aber im Kleinleistungsbereich kann ein Lichtbogen auch wirksam sein, hier jedoch durch die reinigende Wirkung auf Fremdschichten.

Völlig andere Effekte treten beim lichtbogenfreien Schalten auf. Es gibt zwar keinen zerstörenden Kontaktabbrand mehr, es entfällt aber auch die reinigende Wirkung. Ausfälle resultieren nun verstärkt aus Fremdschichten an der Kontaktoberfläche. Sie führen zu steigenden Kontaktwiderständen bis hin zu unzureichender Kontaktgabe. Trotz anwendungsabhängig zulässigen Kontaktwiderständen kann es ohne reinigenden Lichtbogen relativ schnell zu unannehmbar hohen Werten kommen.

Ein anderer Ansatz der Klassifizierung, wie er im aktuellen CDV der IEC 61810-2 diskutiert wird, trägt diesem Umstand dadurch Rechnung, dass nicht mehr nur nach dem Leistungsbereich unterschieden wird, sondern nach dem Vorhandensein eines Schaltlichtbogens.
Herkömmliche Leistungsrelais wurden für die Kontakt-Kategorie CC2 entwickelt. Hierbei geht es um möglichst hohe Lebensdauer bei lichtbogenbehafteten Schaltvorgängen. Beim Einsatz solcher Relais in der Kategorie CC1 kann es in der Praxis zu Problemen kommen. Die Annahme, dass geringere, „einfachere“ Lasten automatisch zu einer längeren Lebensdauer führen, trifft also nur innerhalb der Kategorie CC2 zu.
Auch die Vermutung, das Fehlen des zerstörenden Lichtbogens verlängere die elektrische Lebensdauer des Relais in Richtung der mechanischen Lebensdauer, ist zwarnaheliegend, aber nicht exakt zutreffend.
Beim Übergang zur CC1 werden andere Ausfallmechanismen des Relaiskontaktes wirksam. Dabei ist es technisch möglich, durch geeignete Kontaktgeometrie, optimiertes Antriebssystem und genaue Dimensionierung der Schaltfeder Anwendungen für ein Leistungsprintrelais zu erschließen.
Dieses Relais ist dann auch für Anwendungen der Kategorie CC1 geeignet.
Das Relais bietet den Vorteil der hohen Isolation und kann – wie das Beispiel des RT-CC1 von Tyco Electronics zeigt – mit einem sehr empfindlichen Antriebssystem ausgerüstet werden.

Bernhard Schmidt

Im Web publiziert - 03/2001


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