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Last- und Lebensdauerkriterien bei UL-Prüfungen an Relais

UL ist eine der führenden Organisationen für die Prüfung und Zertifizierung von Produktsicherheit.
Nachfolgend werden die hinter den verschiedenen UL-Klassifizierungen stehenden Lasten und Lebensdauerkriterien erläutert.
Anhand der Angaben lässt sich beurteilen, ob eine bestimmte UL-Zulassung einer vorgesehenen Anwendung und dabei erwarteten Lebensdauer in etwa entspricht.

In Europa werden für Netzspannungsrelais häufig Zulassungen gemäß EN-Normen gefordert, wie z.B. VDE, SEV, SEMKO etc..
Für Einsatzgebiete in globalen Märkten, insbesondere aber den USA, sind häufig UL-Zulassungen gefragt. Oft sind auch auf Relais die UL-Zulassungen die einzigen Angaben, die Rückschlüsse auf die Lebensdauer unter bestimmten Last-Bedingungen erlauben.
Im Folgenden soll daher die Bedeutung der verschiedenen ULKlassifizierungen erläutert werden.

Allgemeines zum Test:
Jede UL-Testkategorie besteht aus 2 Teilen. Zunächst wird die Überlastprüfung und dann die Lebensdauerprüfung durchgeführt.
Beide Prüfungen erfolgen am selben Relais.

Resistive Load - Ohmsche Last
Der Antragsteller spezifiziert die Nennspannung und den Nennstrom der Last.
Überlastprüfung: Test mit 1,5- fachem Nennstrom; cos phi = 1,0;
Anzahl der Schaltspiele: 50
Lebensdauerprüfung: Test mit Nennstrom; cos phi = 1,0;
Anzahl der Schaltspiele: 6.000 (wenn vom Antragsteller nicht anders spezifiziert).
Oft wird jedoch mit einer höheren Anzahl von Schaltspielen geprüft.

General Use - Induktive Last
Der Antragsteller spezifiziert die Nennspannung und den Nennstrom der Last.
Überlastprüfung: Test mit 1,5- fachem Nennstrom; cos phi = 0,75...0,80;
Anzahl der Schaltspiele: 50
Lebensdauerprüfung: Test mit Nennstrom; cos phi = 0,75...0,80;
Anzahl der Schaltspiele: 6.000 (wenn vom Antragsteller nicht anders spezifiziert). Oft wird jedoch mit einer höheren Anzahl von Schaltspielen geprüft.

HP-Load (Horsepower Motorload) – Motorlast
Spezifiziert werden Nennspannung und Motorleistung (in HP).
Anhand einer Tabelle (Abb.1) kann der Nennstrom abgelesen werden

Horsepower (HP)
1/10
1/8
1/6
1/4
1/3
1/2
3/4
1
1,5
2
Nennstrom (A) bei 125 V AC
3,0
3,8
4,4
5,8
7,2
9,8
13,8
16
20
24
bei 250 V AC
1,5
1,9
2,2
2,9
3,6
4,9
6,9
8,0
10,0
12,0





Überlastprüfung: 6-facher Nennstrom; cos phi = 0,40...0,50;
Anzahl der Schaltspiele: 50
Lebensdauerprüfung: 2-facher Nennstrom; cos phi = 0,40...0,50;
Anzahl der Schaltspiele: 1.000 (wenn vom Antragsteller nicht anders spezifiziert). Häufig wird mit einer Anzahl von 100.000 Schaltspielen geprüft.
Anschließend erfolgen 5.000 Schaltspiele ohne Kontaktlast.
Typische Angabe: 1⁄ 2 HP at 250VAC

Definite Purpose Controllers (FLA-/LRA-Angaben) – Motorlast
Der Antragsteller spezifiziert die Lastspannung und beliebige Stromwerte für FLA (Full Load Amps; Nennstrom des laufenden Motors) sowie LRA (Locked Rotor Amps; Stromaufnahme bei blockiertem Rotor, also im Fehlerfall).
Überlastprüfung: Test mit LRAStromwert; cos phi = 0,40...0,50;
Anzahl der Schaltspiele: 50
Lebensdauerprüfung: Test mit FLA-Stromwert; cos phi = 0,75...0,80;
Anzahl der Schaltspiele: 30.000 oder 100.000
Typische Angabe: 20/60 (FLA/LRA) at 277 V AC, 30k cycles. Das bedeutet: Prüfung mit 60 A und 50 (!!!) Schaltspielen sowie mit 20 A und 30.000 Schaltspielen.

TV-Load (z.B. TV-5)
Das Einschaltverhalten von Fernsehgeräten (deshalb „TV-Load“) wird mit Wolfram-Glühlampen simuliert.
Die Prüfung erfolgt bei 120 V AC. Die Zahl bei der TV-Angabe spezifiziert den Nennstrom der Glühlampen.
Überlastprüfung: Test mit 1,5-fachem Nennstrom; Glühlampenlast;
Anzahl der Schaltspiele: 50
Lebensdauerprüfung: Test mit Nennstrom; Anzahl der Schaltspiele: 25.000; nach kurzem Einschalten beträgt die Abkühlzeit der Lampen 55 Sekunden. Die Norm legt minimale Einschaltspitzenströme fest, die rund das 15-fache des Nennstroms betragen.
Typische Angabe: TV-5; das bedeutet: Prüfung mit Lampenlast, Nennstrom 5 A, Einschaltstrom min. 78 A (Spitzenwert).

Pilot Duty (z.B. Q300, B300)
Stark induktive Last; es werden immer alle Lasten der Kategorie getestet. Die Lastbedingungen sind in Abbildung 2 und 3 zusammengefasst.
Überlastprüfung: Test mit 1,1-facher Spannung und 1,1-fachem Strom; Anzahl der Schaltspiele: 50
Lebensdauerprüfung: Test mit den Tabellenwerten; Anzahl der Schaltspiele: 6.000.

Gleichspannung, "DC-Controls"
Kategorie Spannung Strom Leistung tau (=L/R) Thermischer
Dauerstrom
V DC A W ms A
Q300 125 0,55 69 100 2,5
250 0,27 69 100
R300 125 0,22 28 56 1,0
250 0,11 28 56
Abbildung 2
Wechselspannung, "AC-Controls"
Kategorie Spannung Einschaltstrom Ausschaltstrom cos phi Thermischer
Dauerstrom
V AC A A A
A300 120 60 6,0 0,35 10
240 30 3,0
B300 120 30 3,0 0,35 5
240 15 1,5
C300 120 15 1,5 0,35 2,5
240 7,5 0,75

Abbildung 3
Hubert Draxler

Im Web publiziert - 11/2005


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