Ein innovativer Baustein optimiert die Ansteuerung von elektromagnetischen Antrieben.

Schaltrelais besitzen einen elektromagnetischen Antrieb. Die von diesem aufgenommene elektrische Leistung wird in eine Kraftwirkung umgesetzt, um den Kontaktsatz zu betätigen. Üblicherweise betreibt man diese Antriebe durch Anschalten einer Spannung, die entsprechend dem Widerstand der Spule im Antrieb einen Stromfluss bewirkt (I=U/R). Die erforderliche Mindest-Spannung für die Funktion und die maximal zulässige Spannung, die sich aus der thermischen Dauerbelastbarkeit ergibt, beschreiben den Arbeitsbereich des Relais.

Bei der Auslegung einer Schaltung muss die Spannung so festgelegt sein, dass die Mindest-Spannung stets gegeben ist. Die Umgebungstemperatur am Antrieb ist dabei ein wichtiger Parameter, da sich mit dieser der Widerstand der Spule ändert (TK ca. 4%/10 K). Die aufgenommene Leistung bewirkt eine zusätzliche Erwärmung. Dieser Anteil der Erwärmung ist abhängig von der angelegten Spannung.

Bei näherer Betrachtung wird klar, dass der Betrieb mit einer Spannung keinesfalls optimal ist. Die Kraftwirkung resultiert aus dem fliessenden Strom (Strom x Windungszahl; AW = Ampere-Windungen). Der Strom ist also die unmittelbare Wirkgrösse, die Spannung dagegen wirkt im Vergleich indirekt.

Bei HENGSTLER folgerte man daraus, dass die optimale Ansteuerung eines elektromagnetischen Antriebs durch einen eingeprägten Strom (Konstantstrom) gegeben wäre. Die Aufgabenstellung lautete also, eine geeignete Ansteuerung für Stromeinprägung zu entwickeln, da eine derartige Ansteuerung auch das dynamische Verhalten stabilisiert, und zwar unabhängig von der Umgebungstemperatur.

Entsprechend der Treiberspannung dieses Stromkonstanters (JE genannt) wird die Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes maximiert, wodurch automatisch die Ansprechzeit des Relais verkürzt wird. Die Leistungsaufnahme ist dabei unabhängig von der Höhe der Treiberspannung. Integriert man gleichzeitig eine Schaltung zur Vermeidung der transierten Abschaltspannung, so verkürzt sich auch die Rückfallzeit. Die Rückfallzeit ist dann am längsten, wenn der Antrieb mit einer sogenannten Freilaufdiode beschaltet ist. Mit aufwendigeren Schaltungen erreicht man jedoch eine Minimierung der Rückfallzeiten.

Durch entsprechende Auslegung des Stromreglers kann das Schaltrelais nach dem Ansprechen auch mit einem verringerten Strom (Haltebetrieb) betrieben werden. Die Leistungsaufnahme kann durch derartige Ansteuerung mittels eines Stromtreibers halbiert werden.

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