Relais sind moderne mechanische Schalter, die durch elektrische Impulse gesteuert werden. Es handelt sich um winzige, aber unverzichtbare elektrische Schaltkreise, um große Strommengen mit geringen Eingangsleistungen zu betreiben. Die beiden Hauptkomponenten in einer Relaisschaltung sind der Eingangssteuerstrom , der ein elektrisches System ein- und ausschaltet, und der gesteuerte Strom , der durch diesen Eingangsstrom ausgelöst wird.
Heutige Relais finden vielfältige Anwendung in fast allen häuslichen und industriellen Betrieben, von Privathaushalten und Büros bis hin zu Energieerzeugungssystemen, der verarbeitenden Industrie, der Automobilindustrie, der Schifffahrt, der Luftfahrt und vielem mehr. Die winzigen Relaissysteme sind große Problemlöser bei der Aktivierung oder Steuerung riesiger elektromechanischer Schaltkreise mit kleinen Eingangsströmen. Darüber hinaus ersparen Relais erhebliche Sorgen und Kosten, die bei der Installation von Stromkreisen mit hoher Stromstärke entstehen könnten.
1.0 Was ist ein Relais?
Der Zweck eines Relais hängt von seinem Typ und seinen Anwendungen ab. Ein Standardrelais ist jedoch eigentlich ein mechanisches Gerät oder ein Schalter mit elektrischen Eingängen, der das Relais ein- oder ausschalten kann. Ein elektrisches Signal wird an ein Relais weitergeleitet, das seinen Primärschalter einschaltet und somit den Hauptstromkreis mit Strom versorgt. Die fortschrittlicheren Schaltkreise verfügen über keine mechanischen Teile und schalten bei höheren Geschwindigkeiten effizienter.
Einfach ausgedrückt funktioniert ein Relais nach dem Prinzip, das Eingangssignal am Primärkreis weiterzuleiten, um die eigentliche Arbeit am Sekundärkreis zu verrichten. Am häufigsten wird dem Relais eine Gleichstromeingangsspannung zugeführt, um die Schaltkreise ein- oder auszuschalten.
2.0 Wie funktionieren Relais eigentlich?
Relais funktionieren nach dem Prinzip des Elektromagnetismus. Die Funktionsweise eines Standardrelais wird hier beschrieben:
- Der Eingang wird mit einer kleinen Spannung auf beiden Seiten eines Relais aktiviert.
- Der Eingang benötigt eine kleine Strommenge, die den Eingangskreis aktiviert.
- Dieser Strom aktiviert zunächst den Eingangsschalter und verursacht einen elektromagnetischen Effekt zwischen der Eingangs- und Ausgangsspule.
- Die Primärspule aktiviert die Sekundärspule und versorgt den Ausgangskreis mit Strom.
- Wenn der Eingangsstrom den Ausgangsstrom abschalten muss, wird einfach die elektromagnetische Kraft zwischen Eingangs- und Ausgangsrelais unterbrochen.
- Wenn keine elektromagnetische Induktion vorhanden ist, wird der Stromkreis geöffnet und der Ausgangsstrom stoppt.
3.0 Interner Aufbau einer Relaisschaltung
Das standardmäßige elektromechanische Relais besteht aus einem Elektromagneten, einem beweglichen Anker, Kontakten, einer Feder und einem Joch.
- Der Elektromagnet befindet sich normalerweise im Ruhezustand, wenn kein elektrisches Signal bereitgestellt wird. Erst wenn es ein elektrisches Signal empfängt, wird es zum Magneten. Der Elektromagnet ist ein Metallleiter, um den ein Kupferdraht gewickelt ist.
- Die Armatur ist beweglich und sitzt auf dem Ständer. Der Anker in einem Stromkreis schließt bei Bedarf die Kontakte oder unterbricht sie.
- Das Joch besteht ebenfalls aus Metall und ist im Kern befestigt. Das Joch dient speziell dazu, den Anker zu halten, wenn die Kontakte geschlossen sind.
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Am Anker sind Federn angebracht, um Verbindungen innerhalb des Relais schnell herzustellen oder zu trennen. Diese Federn sorgen für schnelle Ankerbewegungen und eine sofortige Start-/Stoppfunktion im Relais.
4.0 Arten von Relais
Relais sind überall zu finden, in Autos, Flugzeugen, Schiffen und Kreuzfahrtschiffen, Smartphones, Computern und so weiter. Sie erfüllen vielfältige Funktionen, vom präzisen Starten von Megamaschinen bis hin zum Klingeln Ihres Weckers. Schauen wir uns unter den unzähligen Relaistypen die praktischsten an:
Elektromechanische RelaisElektromechanische Relais oder Stromstoßrelais arbeiten nach dem Prinzip der Eingabe von Steuersignalen, die über Anker und Kontakte einen mechanischen Schalter aktivieren. Die mechanischen Kontakte werden über eine elektromagnetische Spule geschlossen und sind in zahlreichen Anwendungen nützlich, beispielsweise für Haushaltsbeleuchtungen und -geräte, sequentielle Schaltungen und mehr. Elektromechanische Relais sind kostengünstig und eignen sich hervorragend für den Hausgebrauch, wo keine komplizierten Schaltvorgänge erforderlich sind.
Relais für AutosRelais finden sich überall in Automobilen. Diese Kfz-Relais benötigen Gleichstrom aus der Batterie, um Systeme mit hoher Ampereleistung zu versorgen. Die Automobilindustrie profitiert durch den Einsatz dieser sparsamen Relais erheblich von der Kosten- und Gewichtsreduzierung. Zu den Anwendungen, die Relais erfordern, gehören das Ein-/Ausschalten von Autoscheinwerfern, Scheibenwischern, Autoverriegelungssystemen, Diebstahlalarmanlagen und zahlreichen anderen Funktionen, ohne dass für jedes Ausgangssystem eine sperrige Verkabelung installiert werden muss.
Relais in Autos werden weiter in mehrere Typen unterteilt, darunter:
PCM-RelaisDas Antriebsstrang-Steuermodul oder PCM-Relais ist in allen Pkw und Lkw mit OBD-II-System zu finden. Das Motorsteuermodul oder ECM eines Autos steuert alle Funktionen eines Autos, von der selbststartenden Zündung bis zur Kraftstoffeinspritzung, den Motorsteuerungsfunktionen und der Lichtsteuerung. Dieses ECM wird vom PCM-Relais gesteuert, das den Stromkreis zwischen ECM und Batterie schließt/öffnet, wenn der Zündschlüssel ein-/ausgeschaltet wird.
Wenn der Motor Ihres Autos nicht startet, kann das Problem manchmal am PCM-Relais liegen. Um zu überprüfen, ob das PCM ordnungsgemäß funktioniert, stecken Sie den Schlüssel ein und schalten Sie ihn ein. Überprüfen Sie nun, ob die Scheinwerfer, Blinker oder Innenbeleuchtung funktionieren. Wenn dies nicht der Fall ist, funktioniert das PCM möglicherweise nicht.
KraftstoffpumpenrelaisDas Kraftstoffpumpenrelais leitet das Eingangssignal an eine Kfz-Kraftstoffpumpe. Bei Pkw und Lkw befindet sich das Kraftstoffpumpenrelais unter der Motorhaube in einem winzigen Kunststoffgehäuse. Die Funktion dieses Relais besteht darin, sicherzustellen, dass die Kraftstoffpumpe beim Einschalten der Zündung funktioniert. Das Relais trennt die Stromquelle der Kraftstoffpumpe, wenn die Zündung ausgeschaltet wird, und schützt sie so vor Schäden. Wenn das Auto startet, schaltet sich auch das Kraftstoffpumpenrelais automatisch aus.
Um zu überprüfen, ob Ihr Kraftstoffpumpenrelais ordnungsgemäß funktioniert, stecken Sie den Zündschlüssel ein, drehen Sie ihn und achten Sie auf ein summendes Geräusch aus dem Kraftstofftank. Wenn Sie das Summen hören, funktioniert das Relais einwandfrei. Wenn nicht, muss Ihr Relais möglicherweise repariert oder ausgetauscht werden.
Sie können das Kraftstoffpumpenrelais auch mit einem KAIWEETS KM601 Smart Digital Multimeter testen, indem Sie die Messwerte auf Kontinuitätsmodus einstellen. Verbinden Sie die Leitungen des Multimeters mit den positiven und negativen Anschlüssen des Relais. Wenn der Summer des Multimeters ertönt, funktioniert Ihre Relaisspule einwandfrei. Wenn kein Ton zu hören ist, ist die Spule defekt.
Automatische Abschaltrelais werden in Automobilen als zusätzliche Sicherheitsebene eingesetzt. ASD-Relais sind an das Zündsystem des Fahrzeugs angeschlossen und für die Bereitstellung von 12-V-Gleichspannungssignalen an Kraftstoffeinspritzdüsen, Wärme- und Sauerstoffsensoren sowie die Zündspule verantwortlich. ASD-Relais schalten die Fahrzeugsysteme sofort ab, wenn ein kritischer Systemfehler festgestellt wird.
DHCP-RelaysDas Dynamic Host Configuration Protocol (oder DHCP)-Relay ist ein Protokoll, das zur Verwaltung mehrerer Netzwerke verwendet wird, indem den angeschlossenen Computern oder Geräten eine Internetprotokoll- (oder IP-)Adresse zugewiesen wird. Diese Geräte werden oft als Knoten bezeichnet; Das DHCP-Relay verwaltet diese Knotenkonfigurationen automatisch, ohne dass Administratoren diesen komplexen Netzwerken manuell IP-Adressen zuweisen müssen.
HalbleiterrelaisSSRs umfassen keine elektromechanische Einrichtung zum Schalten. Stattdessen verwenden diese Relais Halbleiterbauelemente, um zwischen Geräten umzuschalten. Halbleiterrelais verfügen über enorme Schaltgeschwindigkeiten, was die Durchführung komplexer Schaltaufgaben erleichtert und mechanische Komponenten wie Federn, Kontakte, Joche usw. überflüssig macht. Außerdem halten SSRs länger und sind effizienter für Haushaltsgeräte sowie anspruchsvolle Industrieverfahren . Halbleiterrelais werden manchmal auch als Nasskontaktrelais bezeichnet.
5,0 Fazit
Relais sind die Bausteine von Steuerungssystemen für alle Anwendungen, von Heiz- und Kühlsystemen bis hin zu Automobilen, Industriemaschinen, Haushaltsgeräten, Computersystemen, Internetprotokollen und unzähligen mehr. Für rudimentäre Komponenten wie Feuermelder werden Trockenkontakt-Relaisschalter verwendet. Dabei wird der Strom immer von einem anderen Stromkreis geliefert, anstatt die Eingangsspannung direkt an die Kontakte des Relais anzulegen. Für anspruchsvollere Anwendungen werden Nasskontaktrelais verwendet. Diese Relais verwenden quecksilberfeuchte Kontakte und beziehen ihren Strom von der Quelle, anstatt Strom von einer anderen Komponente zu beziehen. Beispiele für solche Schaltkreise sind große Bedienfelder, Wärme- und Luftstromsensoren.
