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Effizienz und Zuverlässigkeit unter der Haube

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Bistabiles Schaltverhalten mit zwangsgeführten Kontakten

Immer wieder wurde in den vergangenen Jahren das Ende elektromechanischer Relais und deren Ersatz durch Halbleiterrelais prognostiziert. Mit den sich rasch verändernden Märkten entwickeln sich jedoch auch die elektromechanischen Relais stetig weiter und es wird klar, dass auch sie in den Zukunftstechnologien unverzichtbar bleiben. Elektrofahrzeuge und deren Ladeinfrastruktur erfordern Relais, die hohe Ströme schalten können und die galvanische Trennung der Stromkreise beherrschen. Steuerungen für die Automatisierung werden immer leistungsfähiger und kleiner, erfordern somit die Miniaturisierung der Elementarrelais für den Einsatz in deren Ausgangsbaugruppen. Um Energie zu sparen setzen digitale Stromzähler, sogenannte Smart Meter, auf effiziente bistabile Relais.

Doch auch für ganz andere Märkte und Anwendungsfelder bringen die Relaishersteller Innovationen hervor. Das neuartige Elementarrelais OB 5623 von Dold vereint bistabiles Schaltverhalten mit mechanisch zwangsgeführten Kontakten nach der Norm DIN EN 61810-3. Die Vorteile eines solchen Relais liegen auf der Hand: Energieeffizienz gepaart mit zuverlässiger Diagnose der Schaltstellung.

Bistabiles Schaltverhalten
Während monostabile Relais zur Aufrechterhaltung der Arbeitsstellung permanent Energie benötigten, können bistabile Relais ohne dauerhafte Stromzufuhr zwei stabile Schaltzustände einnehmen. Sie behalten die Schaltstellung, die durch die letzte Erregung mittels eines kurzen stromsparenden Steuerimpulses eingenommen wurde und sind damit in ihrer Energieeffizienz kaum zu übertreffen. Das Elementarrelais OB 5623 ist dafür mit zwei Antriebssystemen ausgestattet, eines für das Ansprechen mit dem Übergang in die Arbeitsstellung sowie eines für das Rückwerfen von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung. Der Relais-interne Verriegelungsmechanismus zur mechanischen Verriegelung und Speicherung der Schaltstellung sorgt dabei für relativ hohe Kontaktkräfte und Rüttelfestigkeit. Der Anwender profitiert so von einer erhöhten Kontaktsicherheit und Verfügbarkeit in seiner Applikation.

Mechanisch zwangsgeführte Kontakte
Das mit seinen acht Kontakten sehr kompakte bistabile Relais OB 5623 beinhaltet einen mechanisch zwangsgeführten Kontaktsatz nach der Norm DIN EN 61810-3. Gemäß diesem Standard ist das Relais so konstruiert, dass Öffner- und Schließer-Kontakte sich über die gesamte Lebensdauer nicht im gleichen Zustand befinden können. Schließen die Arbeitskontakte (Schließer), sind aufgrund der mechanischen Verbindung die Rückmeldekontakte (Öffner) geöffnet. Zu jedem Zeitpunkt wird so eine zuverlässige Diagnose der Schaltstellung ermöglicht. Gerade im Hinblick auf Fernüberwachung und Predictive Maintenance trifft das energieeffiziente Relais den Nerv der Zeit, denn eingebunden in ein Steuerungskonzept ermöglicht es Überwachung und Monitoring auf einfachste Art und Weise, ganz ohne zusätzliche Sensorik.

Kipprelais für Schaltanlagen der Energietechnik
Einsatzfälle für ein solches auf Leiterplatte lötbares bistabiles Elementarrelais bieten sich unter anderem auch in energietechnischen Lösungen, wenn beispielsweise bei Abschalten der Erregung oder Ausfall der Versorgung die letzte Schaltstellung beibehalten werden soll. Vertreter solcher Lösungen sind Schaltgeräte, die im Bereich der industriellen Schalttechnik seit Jahrzehnten unter der marktgängigen Bezeichnung Kipprelais bekannt sind (siehe Bild 2). Sie wandeln kurze Ansteuerimpulse in eine Dauerfunktion der Kontakte um. Benötigte man bisher für acht Kontakte in der Applikation des Kunden eine Baubreite von 45 mm oder mehr, reduziert das Kipprelais UG 8851 durch den Einsatz des Elementarrelais OB 5623 den Platzbedarf im Schaltschrank erheblich. Ein Bedienhebel auf der Gerätefront, der mechanisch direkt in den Schaltmechanismus des Leiterplattenrelais eingreift, erlaubt zudem das manuelle Schalten im Testbetrieb und zeigt optisch die aktuelle Schaltstellung an.

Fazit
Bistabile Schaltelemente sind ein wichtiger Baustein der Energiewende, da gerade auch diejenigen Technologien, die auf regenerative Energien setzen, höchst effizient und gleichzeitig wirtschaftlich arbeiten müssen. Die stromsparende Ansteuerung sowie geringe Eigenerwärmung sind wesentliche Vorteile, die solche Relais in energieeffizienten und auch batteriegespeisten Systemen zur Kernkomponente machen. Die Einsatzmöglichkeiten für Relais werden in Zukunft weiter zunehmen. Auch die Mobilität der Zukunft kann auf diese Schlüsselbauteile nicht verzichten.