Festkörperrelais

Einschränkungen elektromechanischer Relais

So vielseitig elektromechanische Relais auch sein können, sie unterliegen vielen Einschränkungen. Sie können teuer in der Herstellung sein, eine begrenzte Kontaktlebensdauer haben, viel Platz beanspruchen und im Vergleich zu modernen Halbleiterbauelementen langsam schalten.

Diese Einschränkungen gelten insbesondere für große Leistungsschützrelais.

Halbleiterrelais

Um diesen Einschränkungen zu begegnen, bieten viele Relaishersteller „Solid-State“-Relais an, die einen SCR-, TRIAC- oder Transistorausgang anstelle von mechanischen Kontakten zum Schalten der gesteuerten Leistung verwenden. Das Ausgabegerät (SCR, TRIAC oder Transistor) ist optisch mit einer LED-Lichtquelle im Relais gekoppelt.

Das Relais wird eingeschaltet, indem diese LED erregt wird, normalerweise mit Niederspannungs-Gleichstrom. Diese optische Trennung zwischen Eingang und Ausgang kann es mit dem Besten aufnehmen, was elektromechanische Relais bieten können.

Vorteile von Halbleitergeräten

Da es sich um Halbleitergeräte handelt, gibt es keine beweglichen Teile, die verschleißen könnten, und sie können viel schneller ein- und ausschalten, als sich jeder mechanische Relaisanker bewegen kann. Es gibt keine Funkenbildung zwischen den Kontakten und keine Probleme mit Kontaktkorrosion.

Ein wesentlicher Vorteil eines Halbleiter-SCR- oder TRIAC-Relais gegenüber einem elektromechanischen Gerät ist seine natürliche Tendenz, den Wechselstromkreis nur an einem Punkt ohne Laststrom zu öffnen. Weil SCRs und TRIACs Thyristoren sind , ihre inhärente Hysterese hält die Stromkreiskontinuität aufrecht, nachdem die LED entregt wird, bis der Wechselstrom unter einen Schwellenwert fällt (der Haltestrom ).

Praktisch bedeutet dies, dass der Stromkreis niemals mitten in einer Sinuswellenspitze unterbrochen wird. Solche vorzeitigen Unterbrechungen in einem Stromkreis mit erheblicher Induktivität würden normalerweise aufgrund des plötzlichen Zusammenbruchs des Magnetfelds um die Induktivität zu großen Spannungsspitzen führen.

Dies geschieht nicht in einem durch einen SCR oder TRIAC unterbrochenen Stromkreis. Diese Funktion wird als Nulldurchgangsumschaltung bezeichnet .

Nachteile von Halbleiterrelais

Ein Nachteil von Halbleiterrelais ist ihre Tendenz, an ihren Ausgängen „kurzgeschlossen“ zu versagen, während elektromechanische Relaiskontakte dazu neigen, „offen“ zu versagen. In beiden Fällen kann ein Relais im anderen Modus ausfallen, dies sind jedoch die häufigsten Fehler.

Da ein „Fail-Open“-Zustand im Allgemeinen als sicherer gilt als ein „Fail-Closed“-Zustand, werden elektromechanische Relais in vielen Anwendungen immer noch gegenüber ihren Halbleiter-Gegenstücken bevorzugt.

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Arbeitsblatt für Thyristor-Anwendungsschaltungen