Das Relais und seine Funktion

Geöffnetes Relais mit Sockel (links) und Schutzkappe (rechts)
Geöffnetes Relais mit Sockel (links) und Schutzkappe (rechts)

Relais werden in verschiedenen Formen und Bauarten eingesetzt. Sie gehören zu den sogenannten elektrischen Schaltern. Ein relativ geringer Steuerstrom dient dazu, einen hohen Laststrom zu schalten. Dazu ein kleines Beispiel: Soll ein elektrischer Verbraucher mit einer relativ hohen Stromaufnahme geschaltet werden, so braucht man hierzu natürlich einen entsprechenden Schalter, der für diese hohen Ströme geeignet ist. Auch die Verbindungsleitungen vom Schalter zum Verbraucher und zur Stromquelle müssen entsprechend dimensioniert werden. Lange Kabelverbindungen für hohe Ströme sind recht teuer und in vielen Fällen schlecht zu verlegen. Dünnere Kabel und Schalter für schwache Ströme sind billiger und lassen sich in der Regel wesentlich besser installieren. Und genau hier kommt ein Relais zum Einsatz. Der Steuerstromkreis mit dem Schalter dient hier nur dazu, den geringen Steuerstrom des Relais in Höhe von wenigen Milliampere zu schalten. Das Relais schaltet nun seinerseits den entsprechenden Verbraucher ein und aus.

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Ein herkömmliches Relais besitzt eine Magnetspule. Im Bild ist diese rechts zu sehen. Diese Magnetspule wird vom Steuerstrom durchflossen und erzeugt ein Magnetfeld, duch welches wiederum ein Schaltkontakt betätigt wird. Im Bild ist dieser in der Mitte des Relais zu sehen. Links im Bild zu sehen sind die Schaltkontakte, welche zum Schalten des Laststromes dienen. Auf diesem Bild kann man sehr gut erkennen, dass hier mehrere Schaltkontakte vorhanden sind. Es handelt sich hierbei um ein Relais, das praktisch vier verschiedene Umschalter mit jeweils drei Schaltkontakten enthält. Spätestens hier wird deutlich, dass ein Relais noch einen weiteren Vorteil bietet. Mit einer einzigen Steuerleitung ist man in der Lage, gleichzeitig mehrere Lastströme nicht nur ein- und auszuschalten, sondern auch zwischen verschiedenen Verbrauchern umzuschalten. Zu Betätigung des Relais wird nur ein einfacher Taster oder auch Schalter benötigt. Selbstverständlich kann ein Relais auch durch eine elektronische Schaltung angesteuert werden, um Schaltvorgänge automatisch durchzuführen. Ein Relais wird übrigens häufig auch als Magnetschalter bezeichnet.

 

Die Schutzdiode

Soll ein solches Relais durch eine elektronische Schaltung (beispielsweise durch einen Transistor) angesteuert werden, gilt es noch eine Eigenheit dieses Magnetschalters zu beachten: Wird die Stromversorgung der Magnetspule ausgeschaltet, so gibt diese für einen ganz kurzen Moment einen Spannungsimpuls ab. Dieser Spannungsimpuls ist von seiner Stromrichtung den ursprünglichen Steuerstrom genau entgegengesetzt. Die hier entstehende sogenannte Induktionsspannung kann durchaus einen Transistor zerstören. In der Regel verhindert man dies, indem eine Schutzdiode der Magnetspule parallel geschaltet wird, welche diesen Spannungsimpuls quasi kurzschließt. Die Diode muss dabei so gestaltet werden, dass sie bei eingeschaltetem Steuerstrom für die Magnetspule den regulären Stromfluss entgegengesetzt geschaltet ist, also sperrt.

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