Wissenswertes über Relais

Die meisten elektronischen und mechanischen Geräte benötigen Relais, um einen kleinen elektrischen Eingang in einen hohen Stromausgang umzuwandeln, den sie erhalten. Traditionell wurden Relais in Ferntelegrafenschaltungen als Signalverstärker verwendet. Das heißt, das von einer Schaltung eingehende Signal wird aufgefrischt, indem es auf einer anderen Schaltung übertragen wird. Relais wurden häufig in Telefonzentralen und frühen Computern verwendet, um logische Operationen durchzuführen.

Es gibt viele Arten von Relais, um die Anforderungen verschiedener Anwendungen zu erfüllen. Heute lernen Sie die Definition, Funktionen, Anwendungen, Auswahlüberlegungen, Komponenten, Diagramme, Typen und Arbeitsweisen eines Relais kennen. Sie werden auch ihren Vor- und Nachteilen ausgesetzt.

Was ist ein Relais?

Ein Relais ist ein elektrischer Schalter, der mit Elektromagnetismus arbeitet, um kleine elektrische Reize in größere Ströme umzuwandeln. Diese Umwandlung findet statt, wenn ein elektrischer Eingang Elektromagnete aktiviert, um bestehende Stromkreise zu bilden oder zu unterbrechen.

Durch die Nutzung schwacher Eingänge zur Versorgung mit stärkerem Strom können Relais effektiv als Schalter oder Verstärker für den elektrischen Strom fungieren. Diese richten sich nach den gewünschten Anwendungen.

Relais sollen auch magnetisch betriebene Schalter sein, die aktiviert und deaktiviert werden, wenn ein Elektromagnet erregt wird. Die an den Relaiseingangsklemmen angelegte Spannung erregt den Elektromagneten.

Das Relais wurde 1835 vom US-Wissenschaftler Joseph Henry erfunden.

Funktionen von Relais

Nachfolgend sind die Funktionen von Relais in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt:

• Die Hauptfunktion eines Relais besteht darin, als Schalter zu dienen, wenn Stromkreise gesteuert werden müssen.
• Einige Relaistypen verwenden einen Elektromagneten, um Kontakte zu schließen und zu öffnen,
• Es schützt elektrische Schaltkreise vor Überlastung oder Fehlern und dient als Schutzrelais.
• Relaisfunktionen ermöglichen es einem System auch, nur für eine bestimmte Zeit zu laufen oder erst nach einer bestimmten Zeit zu starten, daher bekannt als Zeitverzögerungsrelais.
• Ein weiterer Zweck von Relais ist das Schalten von Elektromotoren und Beleuchtungslasten.
• Ein einzelnes Relais kann als Verbindung mehrerer Kontakte dienen, sodass sie sich alle zusammen bewegen können, wenn die Relaisspule erregt oder entregt wird. Wenn einer der Kontakte im Relais aufhört sich zu bewegen, kann sich der Restkontakt nicht bewegen. Relais mit dieser Wirkung werden auch als Sicherheitsrelais bezeichnet.
• Einige Arten von Relais haben großartige Funktionen, bei denen sich Funksender und -empfänger eine Antenne teilen. Das Relais dient als Sende-Empfangsgerät, das die Antenne vom Empfänger auf den Sender umschaltet.

Anwendungen von Relais

Nachfolgend finden Sie Anwendungen von Relais:

• Relaisschaltungen werden zur Realisierung von Loci-Funktionen verwendet und spielen eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung sicherheitskritischer Logik.
• Wie bereits erwähnt, bieten Relais Zeitverzögerungsfunktionen, da sie das Öffnen und Schließen von Kontakten verzögern.
• Relais werden verwendet, um Hochspannungsschaltkreise mit einem Niederspannungssignal zu steuern. Sie verwenden auch Niederstromsignale, um Hochstromkreise zu steuern.
• Relais dienen als Schutz für Geräte, da sie den Empfang erkennen und sie während der Übertragung isolieren.

Ein Überlastrelais ist ein elektromechanisches Gerät, das verwendet wird, um Motoren vor Stromausfall oder Überlastung zu schützen. Sie werden häufig in Motoren verwendet, um den Motor vor plötzlichen Stromspitzen zu schützen, die Schäden verursachen können.

Die Funktion eines Überlastrelaisschalters ähnelt der aktuellen Überzeit, unterscheidet sich jedoch von Leistungsschaltern und Sicherungen, bei denen eine plötzliche Auslösung den Motor abschaltet. Thermisches Überlastrelais ist der am häufigsten verwendete Typ, bei dem ein Bimetallstreifen zum Abschalten des Motors verwendet wird. Diese Leiste kontaktiert einen Schütz, indem sie sich bei steigender Temperatur durch zu hohen Stromfluss verbiegt.

Der Kontakt zwischen dem Streifen und dem Schütz bewirkt, dass der Schütz abgeschaltet wird und die Stromversorgung des Motors zurückhält, wodurch das System ausgeschaltet wird.

Überlegungen zur Auswahl eines Relais

Nachfolgend sind Faktoren aufgeführt, die bei der Auswahl eines Relais für ein System zu berücksichtigen sind:

• Schutz – Bei der Auswahl eines Relais für ein bestimmtes Projekt muss berücksichtigt werden, wie das Relais das System vor Überlastung oder plötzlichen Stromspitzen schützt. Einige andere Schutzmaßnahmen wie Berührungsschutz und Spulenschutz müssen berücksichtigt werden. Der Kontaktschutz trägt dazu bei, die Lichtbogenbildung in Schaltkreisen mit Induktoren zu reduzieren. Während der Spulenschutz hilft, die beim Schalten erzeugte Stoßspannung zu reduzieren.
• Standardrelais mit allen behördlichen Zulassungen sollten in Betracht gezogen werden.
• Schnelle Schaltrelais sind entscheidend für die Schaltzeit, eventuell brauchen Sie eins.
• Strom- und Spannungsnennwerte der Relais sollten berücksichtigt werden. Die Nennströme variieren von wenigen Ampere bis etwa 300 Ampere, während die Nennspannungen von 300 Volt Wechselspannung bis 600 Volt Wechselspannung variieren. Einige Hochspannungsrelais von etwa 15.000 Volt sind ebenfalls erhältlich.
• Isolierung zwischen einem Spulenstromkreis und Kontakten sollte ebenfalls berücksichtigt werden.
• Kennen Sie die Kontaktarten, die es führt, ob es sich um einen Öffner oder Schließer oder einen geschlossenen Kontakt handelt.
• Wissen Sie, ob „Make Before Break“- oder „Break Before Make“-Kontakt die beste Option für Ihr System ist.

Komponenten eines Relaissystems

Nachfolgend sind Komponenten der verschiedenen Arten von Relaissystemen und ihre Funktionen aufgeführt:

Rahmen – ist ein Container oder Schwerlastrahmen, der die verschiedenen Teile des Relais enthält und trägt.

Spule – ist ein um einen Metallkern gewickelter Draht. Es ist der Teil, der ein elektromagnetisches Feld verursacht

Anker – ist ein bewegliches Teil, das die Kontakte öffnet und schließt. Es gibt eine angebrachte Feder, die den Anker in seine ursprüngliche Position zurückbringt.

Kontakte – Es ist der leitende Teil, der bewirkt, dass das Relais einen Stromkreis herstellt (schließt) oder unterbricht (öffnet).

Relais haben zwei Stromkreise; Erregerkreis und Kontaktkreis. Die Erregerseite hat die Spule, während die Relaiskontakte die Kontaktseite haben. Eine Relaisspule wird erregt, wenn der Strom durch die Spule fließt und ein Magnetfeld erzeugt. Bei einem Wechselstromgerät ändert sich die Polarität 120 Mal pro Sekunde, bei einem Gleichstromsystem ist die Polarität ebenfalls festgelegt.

Eine Magnetspule zieht eine Eisenplatte, einen Teil des Ankers, an. Ein Teil dieser Armatur ist an dem Metallrahmen befestigt, der so geformt ist, dass die Armatur schwenken kann. Das andere Ende öffnet und schließt die Kontakte, die in verschiedenen Konfigurationen erhältlich sind.

Diese Konfigurationen hängen von der Anzahl der Unterbrechungen, Pole und Würfe des Relais ab. Das heißt, ein Relais kann als Single-Pole, Single-Throw (SPST) oder Double-Pole, Single-Throw (DPST) bezeichnet werden.

Pause:

Eine Unterbrechung ist die Anzahl separater Stellen oder Kontakte, die ein Relais verwendet, um einen einzelnen Stromkreis zu öffnen oder zu schließen. Diese Kontakte sind entweder einfach oder doppelt unterbrechend; Einzelunterbrecher (SB) unterbricht einen Stromkreis an einer Stelle. während ein Doppelunterbrechungskontakt (DB) ihn an zwei Stellen unterbricht.

Ein einzelner Unterbrechungskontakt wird normalerweise verwendet, wenn Geräte mit geringerer Leistung, wie z. B. Signalleuchten, geschaltet werden. Dagegen wird ein Doppelunterbrechungskontakt verwendet, wenn Hochleistungsgeräte wie Magnetspulen geschaltet werden.

Pol:

Pol ist eine Zahl eines isolierten Stromkreises, den ein Relais durch einen Schalter führen kann. Ein einpoliger Kontakt (SP) kann Strom nur durch jeweils einen Stromkreis führen. Während ein zweipoliger Kontakt (DP) gleichzeitig Strom durch zwei isolierte Stromkreise führen kann. Nun, die maximale Anzahl von Polen, die ein Relais tragen kann, ist 12, abhängig von seiner Konstruktion.

Wurf:

Ein Schaltweg ist die Anzahl der geschlossenen Kontaktpositionen pro Pol, die auf einem Schalter verfügbar sind. Ein Umschalter kann nur einen Stromkreis steuern, während ein Umschalter zwei steuern kann.

Kurz gesagt besteht ein elektromagnetisches Relais aus einer Drahtspule, die um einen Weichkern (ein Solenoid) gewickelt ist, einem Eisenjoch, das einen Pfad mit geringem Widerstand für den Magnetfluss bereitstellt, einem beweglichen „Eisenanker“ und einem oder mehreren Kontaktsätzen. All dies ist oben erklärt, ich hoffe, Sie haben es verstanden.

 Diagramm eines Relais:

Arten von Relais

Nachfolgend sind die verschiedenen Arten von Relais aufgeführt, die für verschiedene Anwendungen geeignet und geeignet sind:

Stromstoßrelais:

Selbsthaltende Relaistypen behalten ihren Zustand bei, nachdem sie betätigt wurden. Sie werden daher auch Stromstoßrelais, Halterelais oder Halterelais genannt. Es wird in den meisten Anwendungen verwendet, um den Stromverbrauch und die Verlustleistung zu begrenzen.

Stromstoßrelaistypen bestehen aus internen Magneten, sodass der interne Magnet die Kontaktposition hält, wenn der Spule Strom zugeführt wird. Damit benötigt das System keine Energie, um seine Position zu halten. Deshalb behält er nach der Betätigung die letzte Kontaktstellung bei, auch wenn die Spule stromlos wird.

Halbleiterrelais (SSRs)

Halbleiterrelais verwenden Komponenten wie BJTs, Thyristoren, IGBTs, MOSFETs und TRIACs. Diese Komponenten führen Schaltvorgänge aus. Im Vergleich zu elektromechanischen Relais ist die in Halbleiterrelais erzielte Leistung viel höher, da die zur Steuerung der Schaltung benötigte Leistung viel geringer ist. Diese Relais können sowohl für AC- als auch für DC-Versorgung arbeiten.

Halbleiterrelais haben hohe Schaltgeschwindigkeiten, da keine mechanischen Kontakte vorhanden sind. Es gibt einen Sensor in einem Halbleiterrelais, das auch ein elektronisches Gerät ist. Dieser Sensor hilft beim Ein- oder Ausschalten der Stromversorgung, nachdem er auf ein Steuersignal reagiert hat.

Reed-Relais:

Genau wie elektromechanische Relaistypen arbeiten auch Reed-Relais mit mechanischer Betätigung physischer Kontakte, um einen Stromkreis zu öffnen oder zu schließen. Die Reed-Relais haben jedoch im Vergleich zu den elektromechanischen Typen eine geringe Masse und viel kleinere Kontakte.

Der Reed-Schalter ist gewickelt, da er als Anker wirkt. Es ist ein Glasröhrchen oder eine Kapsel, die mit einem inerten Gas gefüllt ist, das in zwei überlappenden Schilfrohren oder ferromagnetischen Klingen enthalten ist, die hermetisch versiegelt sind.

Differentialrelais:

Differentialtypen von Relais beginnen zu arbeiten, wenn die Zeigerdifferenz von zwei oder mehr ähnlichen elektrischen Größen einen vorbestimmten Wert überschreitet. Stromdifferentialrelais arbeiten, wenn das System einen Vergleich zwischen der Größe und Phasendifferenz der Ströme erfährt, die in das zu schützende System eintreten und es verlassen.

Wenn das System unter normalen Betriebsbedingungen arbeitet, sind die ein- und austretenden Ströme in Größe und Phase gleich. Dadurch wird das Relais inaktiv. Tritt jedoch ein Fehler im System auf, sind die Ströme in Betrag und Phase nicht mehr gleich.

Polarisiertes Relais:

Wie der Name schon sagt, reagieren die polarisierten Relaistypen sehr empfindlich auf die Richtung eines Stroms, durch den sie erregt werden. Es ist ein elektromagnetisches DC-Relais, das mit einer zusätzlichen Quelle eines permanenten Magnetfelds ausgestattet ist, um den Anker im Relais zu bewegen.

In polarisierten Relais werden Magnetkreise mit Permanentmagneten, Elektromagneten und einem Anker aufgebaut. Anstelle der Federkraft verwenden diese Relaistypen Magnetkraft, um den Anker anzuziehen oder abzustoßen. Dieser Anker ist ein Permanentmagnet, der zwischen den von einem Elektromagneten gebildeten Polflächen positioniert ist.

Buchholz-Staffeln:

Die Buchholz-Relaistypen sind gasbetriebene oder betätigte Relais. Sie werden häufig verwendet, um beginnende Fehler oder interne Fehler zu erkennen, die anfänglich geringfügig sind, aber mit der Zeit größere Fehler verursachen können. Diese Relais werden hauptsächlich für den Transformatorschutz verwendet und sind in einer Kammer zwischen Transformatorkessel und Ausdehnungsgefäß montiert.

Diese Relaistypen werden nur für ein Ölbadrelais verwendet, das speziell für Energieübertragungs- und -verteilungssysteme verwendet wird. Die folgende Abbildung zeigt die Funktionsweise eines Buchholzrelais.

Inverse Definite Minimum Time Relays (IDMT Relays):

Inverse Relais mit unabhängiger Mindestzeit sind Relaistypen, die unabhängige Stromeigenschaften eines Fehlerstroms bei einem höheren Wert bieten. Und auch eine inverse Zeit-Strom-Charakteristik eines Fehlerstroms bei einem niedrigeren Wert.

Diese IDMT-Relais werden häufig zum Schutz von Verteilungsleitungen verwendet und helfen, Grenzwerte für Strom- und Zeiteinstellungen festzulegen. Bei diesen Relaistypen ist ihre Ansprechzeit ungefähr umgekehrt proportional zum Fehlerstrom in der Nähe des Ansprechwertes.

Überlastschutzrelais:

Überlastschutztypen von Relais sind absichtlich so konzipiert, dass sie Elektromotoren und Schaltkreisen einen Überstromschutz bieten. Diese Überlastrelais sind von unterschiedlicher Art, z. B. fester Bimetallstreifentyp und elektronischer oder austauschbarer Heizbimetall usw.

Wenn ein Elektromotor überlastet wird, benötigt ein solcher Motor diese Relaistypen, um das System vor Überstrom zu schützen. Aus diesem Grund müssen Überlasterfassungsgeräte wie z. B. wärmebetriebene Relais eingesetzt werden. Dieses wärmebetriebene Relais enthält eine Spule, die einen Bimetallstreifen oder Löttiegel erhitzt, der dann schmilzt.

Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip eines Relais hängt von seinem Typ und seiner Aufgabe ab. Ein einfaches elektromagnetisches Relais besteht jedoch aus einer Drahtspule, die um einen Weicheisenkern (ein Weicheisenkern) gewickelt ist. Es enthält auch ein Eisenjoch, das einen Pfad mit geringem Widerstand für den Magnetfluss bietet, einen beweglichen Eisenanker und einen oder mehrere Kontaktsätze.

Dieser Anker ist an dem Joch angelenkt und mechanisch mit einem oder mehreren Sätzen beweglicher Kontakte verbunden. Eine Feder hilft dabei, den Anker an Ort und Stelle zu halten, so dass im stromlosen Zustand des Relais ein Luftspalt im Magnetkreis vorhanden ist. Bei manchen Relaistypen ist einer von zwei Kontaktsätzen geschlossen und der andere offen.

Einige Relais können je nach Verwendungszweck mehr oder weniger Kontaktsätze haben. Es gibt einen Draht, der den Anker mit dem Joch verbindet, was die Kontinuität des Stromkreises zwischen den beweglichen Kontakten am Anker gewährleistet. Wenn ein elektrischer Strom durch die Spule fließt, erzeugt er ein Magnetfeld, das den Anker aktiviert, und die daraus resultierende Bewegung der beweglichen Kontakte stellt entweder eine Verbindung mit einem festen Kontakt her oder unterbricht sie.

Wenn der Kontaktsatz geschlossen war, wenn die Relais stromlos sind, öffnet die Bewegung die Kontakte und unterbricht die Verbindung, und umgekehrt, wenn die Kontakte geöffnet waren. Wenn der Strom zur Spule nicht erregt wird, wird der Anker durch eine Kraft, die ungefähr halb so stark wie die Magnetkraft ist, in seine entspannte Position zurückgebracht. Die Kraft wird in der Regel durch eine Feder bereitgestellt, die Schwerkraft wird auch in industriellen Motorstartern genutzt.

Sehen Sie sich das Video an, um mehr über die Funktionsweise von Relais zu erfahren:

Vor- und Nachteile eines Relais

Vorteile:

Nachfolgend sind die Vorteile verschiedener Relaistypen aufgeführt:

• Es ermöglicht die Steuerung eines entfernten Geräts.
• Kontakte ändern sich leicht.
• Isoliert die Aktivierung eines Teils eines Betätigungsteils.
• Funktioniert gut bei hohen Temperaturen.
• Es kann mit einem geringen Strom aktiviert werden und kann große Maschinen mit großer Kraft aktivieren.
• Ein einziges Signal kann verwendet werden, um mehrere Kontakte gleichzeitig zu steuern.
• Gleichstrom oder Wechselstrom kann ein Schalter sein.

Nachteile:

Trotz der guten Vorteile von Relais treten immer noch einige Einschränkungen auf. Im Folgenden sind die Nachteile von Relais in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt:

• Kontakte im System schaden mit der Zeit. Es unterliegt häufig Verschleiß, Oxidation usw.
• Umschaltzeit ist hoch
• Geräusche beim Aktivieren und Deaktivieren von Kontakten können störend sein.

Schlussfolgerung

Relais sind großartige Komponenten, die je nach benötigtem Relaiseffekt verschiedene Zwecke an Geräten erfüllen. In diesem ausführlichen Artikel haben wir die Definition, Funktionen, Anwendungen, Überlegungen zur Auswahl, Typen und Funktionsweise von Relais behandelt. Wir haben auch ihre Vor- und Nachteile gesehen.

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