DC- und AC-Relais – Eigenschaften und Unterschiede

Im weitesten Sinne des Wortes wird unter einem Relais ein elektronisches oder elektromechanisches Gerät verstanden, dessen Zweck darin besteht, als Reaktion auf eine bestimmte Eingabeaktion einen Stromkreis zu schließen oder zu öffnen. Klassische Staffel – elektromagnetisch.

Wenn der Strom durch die Spule eines solchen Relais fließt, entsteht ein Magnetfeld, das auf den ferromagnetischen Anker des Relais einwirkt und die Bewegung dieses Ankers bewirkt, während er, mechanisch mit den Kontakten verbunden, diese schließt oder öffnet Ergebnis seiner Bewegung. So können Sie mit Hilfe eines Relais das Schließen oder Öffnen, also das mechanische Schalten externer Stromkreise, bewirken.

Ein elektromagnetisches Relais besteht aus mindestens drei (Haupt-)Teilen: einem stationären Elektromagneten, einem beweglichen Anker und einem Schalter. Ein Elektromagnet ist im Wesentlichen eine Spule, die mit Kupferdraht um einen ferromagnetischen Kern gewickelt ist. Als Anker dient meist eine Platte aus magnetischem Metall, die auf die Schaltkontakte oder auf eine Gruppe solcher Kontakte, die eigentlich das Relais bilden, einwirken soll.

Bis heute werden elektromagnetische Relais häufig in Automatisierungsgeräten, Telemechanik, Elektronik, Computertechnik und in vielen anderen Bereichen eingesetzt, in denen automatisches Schalten erforderlich ist. In der Praxis wird das Relais als gesteuerter mechanischer Schalter oder Schalter eingesetzt. Zum Schalten großer Ströme werden spezielle Relais, sogenannte Schütze, eingesetzt.

Dabei werden elektromagnetische Relais in Gleichstromrelais und Wechselstromrelais unterteilt, je nachdem, welcher Strom an die Relaisspule angelegt werden muss, um ihren Schalter zu betätigen. Schauen wir uns als Nächstes die Unterschiede zwischen einem Gleichstromrelais und einem Wechselstromrelais an.

Elektromagnetisches Gleichstromrelais

Wenn man von einem Gleichstromrelais spricht, meint man in der Regel ein neutrales (nicht polarisiertes) Relais, das in jeder Richtung in seiner Wicklung gleichermaßen auf Strom reagiert – der Anker wird vom Kern angezogen und öffnet (oder schließt) die Kontakte. Vom Ankeraufbau her gibt es die Relais mit einfahrbarem Anker oder mit Drehanker, funktionell sind sich diese Produkte aber auf jeden Fall völlig ähnlich.

Solange in der Relaisspule kein Strom fließt, befindet sich ihr Anker durch die Wirkung der Rückstellfeder möglichst weit vom Kern entfernt. In diesem Zustand sind die Relaiskontakte offen (für ein Schließerrelais oder für eine Schließerkontaktgruppe dieses Relais) oder geschlossen (für ein Öffnerrelais oder für eine Öffnerkontaktgruppe).

Wenn Gleichstrom durch die Relaisspule fließt, entsteht im Kern und im Luftspalt zwischen Relaiskern und Anker ein magnetischer Fluss, der eine Magnetkraft initiiert, die den Anker mechanisch an den Kern zieht.

Der Anker bewegt sich und versetzt die Kontakte in einen Zustand, der dem ursprünglichen Zustand entgegengesetzt ist – er schließt die Kontakte, wenn sie ursprünglich offen waren, oder öffnet sie, wenn der ursprüngliche Zustand der Kontakte geschlossen war.

Wenn das Relais zwei Kontaktsätze mit entgegengesetzten Anfangszuständen enthält, dann öffnen diejenigen, die geschlossen waren, und diejenigen, die geöffnet waren, schließen. So funktioniert ein DC-Relais.

Elektromagnetisches Relais für Wechselstrom

In manchen Fällen ist das alles, was passiert Wechselstrom… Dann bleibt uns nichts anderes übrig, als ein Wechselstrom-Schaltrelais zu verwenden, also ein Relais, dessen Spule in der Lage ist, auf den Anker einzuwirken, wenn Wechselstrom statt Gleichstrom durch ihn fließt.

Im Gegensatz zu einem Gleichstromrelais übt ein Wechselstromrelais mit den gleichen Abmessungen und der gleichen durchschnittlichen magnetischen Induktion in seinem Kern die halbe magnetische Kraft auf den Anker aus wie ein Gleichstromrelais.

Die Schlussfolgerung ist, dass die elektromagnetische Kraft bei Wechselstrom, wenn sie auf die Spule eines herkömmlichen Relais angewendet wird, einen ausgeprägten pulsierenden Charakter hätte und während der Schwingungsperiode der Wechselstromversorgungsspannung zweimal auf Null gehen würde.

Dies bedeutet, dass der Anker Vibrationen ausgesetzt ist. Dies würde jedoch passieren, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen ergriffen würden. Es werden auch zusätzliche Maßnahmen angewendet, die lediglich die Unterschiede im Aufbau von Wechselstrom- und Gleichstromrelais ausmachen.

Ein Wechselstromrelais ist wie folgt aufgebaut und funktioniert. Der magnetische Wechselfluss der Hauptwicklung, der durch den geschlitzten Kernabschnitt verläuft, wird in zwei Teile geteilt.Ein Teil des magnetischen Flusses verläuft durch den abgeschirmten Teil des geteilten Pols (durch denjenigen, an dem die kurzgeschlossene leitende Windung montiert ist), während der andere Teil des magnetischen Flusses durch den ungeschirmten Teil des geteilten Pols geleitet wird.

Da in einem Kurzschluss eine EMF und dementsprechend ein Strom induziert wird, wirkt der magnetische Fluss einer gegebenen Schleife (der darin induzierte Strom) dem magnetischen Fluss entgegen, der ihn verursacht, was dazu führt, dass der magnetische Fluss in einem Teil von Der Kern mit einer Schleife hinkt dem Fluss im Teil des Kerns ohne Kontur 60–80 Grad hinterher.

Infolgedessen verschwindet die gesamte Widerstandskraft auf den Anker nie, da beide Flüsse zu unterschiedlichen Zeiten den Nullpunkt überschreiten und keine nennenswerten Vibrationen im Anker auftreten. Die resultierende Kraft auf den so gebildeten Anker kann einen Kommutierungsvorgang bewirken.