Definition: Das Relais ist ein Gerät, das die Kontakte öffnet oder schließt, um den Betrieb einer anderen elektrischen Steuerung zu bewirken. Es erkennt den unerträglichen oder unerwünschten Zustand in einem bestimmten Bereich und gibt den Befehl an den Leistungsschalter, den betroffenen Bereich abzuschalten. So schützt es das System vor Schäden.
Arbeitsprinzip des Relais
Es funktioniert nach dem Prinzip der elektromagnetischen Anziehung. Wenn der Schaltkreis des Relais den Fehlerstrom erfasst, erregt er das elektromagnetische Feld, das ein vorübergehendes Magnetfeld erzeugt.
Dieses Magnetfeld bewegt den Relaisanker zum Öffnen oder Schließen der Anschlüsse. Das Kleinleistungsrelais hat nur einen Kontakt, das Hochleistungsrelais hat zwei Kontakte zum Öffnen des Schalters.
Das Innenleben des Relais ist in der Abbildung unten dargestellt. Es hat einen Eisenkern, der von einer Steuerspule umwickelt ist. Die Stromversorgung der Spule erfolgt über die Kontakte der Last und des Steuerschalters. Der Strom, der durch die Spule fließt, erzeugt das Magnetfeld um sie herum.
Durch dieses Magnetfeld zieht der obere Arm des Magneten den unteren Arm an. Dadurch schließt sich der Stromkreis, wodurch der Strom durch die Last fließt. Wenn der Kontakt bereits geschlossen ist, bewegt er sich entgegengesetzt und öffnet somit die Kontakte.
Pol und Auslöser
Die Pole und Auslöser sind die Konfigurationen des Relais, wobei der Pol der Schalter und der Auslöser die Anzahl der Anschlüsse ist. Das einpolige Einwegrelais ist der einfachste Relaistyp, der nur einen Schalter und nur einen möglichen Anschluss hat. In ähnlicher Weise hat das einpolige Umschaltrelais einen Schalter und zwei mögliche Anschlüsse.
Aufbau des Relais
Das Relais arbeitet sowohl elektrisch als auch mechanisch. Es besteht aus elektromagnetischen Kontakten und Kontaktsätzen, die den Schaltvorgang ausführen. Die Konstruktion des Relais wird hauptsächlich in vier Gruppen eingeteilt. Sie sind die Kontakte, die Lager, die elektromechanische Konstruktion, die Anschlüsse und das Gehäuse.
Kontakte – Die Kontakte sind der wichtigste Teil des Relais, der die Zuverlässigkeit beeinflusst. Ein guter Kontakt sorgt für einen begrenzten Kontaktwiderstand und einen geringeren Kontaktverschleiß. Die Auswahl des Kontaktmaterials hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Art des zu unterbrechenden Stroms, der Größe des zu unterbrechenden Stroms, der Frequenz und der Betriebsspannung.
Lager – Das Lager kann ein Einzelkugellager, ein Mehrkugellager, ein Drehkugellager und ein Steinlager sein. Das Einzelkugellager wird für hohe Empfindlichkeit und geringe Reibung verwendet. Das Mehrkugellager bietet eine geringe Reibung und eine höhere Stoßfestigkeit.
Elektromechanische Konstruktion – Die elektromechanische Konstruktion umfasst die Gestaltung des Magnetkreises und die mechanische Befestigung von Kern, Joch und Anker. Die Reluktanz des magnetischen Pfades wird minimal gehalten, um den Kreis effizienter zu machen. Der Elektromagnet besteht aus Weicheisen, und der Spulenstrom ist in der Regel auf 5A und die Spulenspannung auf 220V begrenzt.
Anschlüsse und Gehäuse – Die Montage eines Ankers mit dem Magneten und der Basis erfolgt mit Hilfe einer Feder. Die Feder ist von der Armatur durch geformte Blöcke isoliert, die für Formstabilität sorgen. Die Festkontakte sind in der Regel auf die Klemmenverbindung punktgeschweißt.