Alles, was Sie über Relais wissen müssen

Was ist ein Relais?

Ein Relais ist ein Schalter, der einen Stromkreis öffnet oder schließt, wenn er ein elektrisches Steuersignal empfängt. Die Steuerseite und die Lastseite sind in der Regel getrennt, was das Relais für Isolation und Steuerung nützlich macht.

Bei einem einfachen elektromechanischen Relais wird durch das Steuersignal eine Spule erregt. Die Spule erzeugt ein Magnetfeld, das einen kleinen Metallanker bewegt. Diese Bewegung öffnet oder schließt die mit dem Lastkreis verbundenen Kontakte.

Nicht alle Relais sind mechanisch. Ein Halbleiterrelais erfüllt die gleiche grundlegende Schaltfunktion ohne bewegliche Kontakte. Stattdessen werden Halbleiterkomponenten verwendet.

Für aktuelle Sicherheits- und Designreferenzen werden elektromechanische Relais üblicherweise durch Normen wie IEC 61810-1 abgedeckt. Halbleiterrelais werden durch Normen wie IEC 62314 abgedeckt.

Wie funktioniert ein Relais?

Ein Relais funktioniert, indem es ein kleines Steuersignal verwendet, um den Zustand eines separaten Schalters zu ändern. Bei einem elektromechanischen Relais geschieht diese Änderung durch Magnetismus.

1.  Eine Spannung wird an die Relaisspule angelegt.
2.  Die Spule erzeugt ein Magnetfeld.
3.  Das Magnetfeld zieht den Anker an.
4.  Die Kontakte ändern ihre Position.
5.  Der Lastkreis wird ein- oder ausgeschaltet.
6.  Wenn die Spulenspannung entfernt wird, bringt die Feder die Kontakte in ihre Ruhestellung zurück.

Die Ruhestellung ist wichtig. Ein normalerweise offener Kontakt bleibt offen, bis die Spule erregt wird. Ein normalerweise geschlossener Kontakt bleibt geschlossen, bis die Spule erregt wird.

Welche Teile befinden sich in einem elektromechanischen Relais?

Ein Standard-Elektromechanikrelais besteht aus einer Spule, einem Anker, Kontakten, einer Feder und einem Rahmen. Diese Teile arbeiten zusammen, um ein elektrisches Signal in eine physikalische Schaltbewegung umzuwandeln.

• Spule: Die Spule empfängt die Steuerspannung und erzeugt das Magnetfeld.
• Anker: Der Anker bewegt sich, wenn die Spule erregt wird.
• Kontakte: Die Kontakte öffnen oder schließen den Lastkreis.
• Feder: Die Feder bringt das Relais in seine normale Position zurück.
• Rahmen oder Joch: Der Rahmen trägt die beweglichen Teile und den Magnetweg.

Spule und Kontakte sind separate Teile des Relais. Diese Trennung ist ein Grund, warum Relais in Steuerschaltungen nützlich sind.

Welche sind die wichtigsten Relaistypen?

Die wichtigsten Relaistypen sind elektromechanische Relais, Kfz-Relais und Halbleiterrelais. Jeder Typ ist für eine andere Schaltanforderung geeignet.

Relaistyp	Wie es schaltet	Am besten geeignet für
Elektromechanisches Relais	Spule und bewegliche Kontakte	Allgemeine Steuerschaltungen
Automobilrelais	12V- oder 24V-Spule mit Lastkontakten	Elektrische Systeme von Fahrzeugen
Halbleiterrelais	Halbleiterschaltung	Schnelles oder häufiges Schalten

Elektromechanische Relais

Ein elektromechanisches Relais verwendet eine Spule, um physische Kontakte zu bewegen. Es ist einfach, kostengünstig und leicht zu verstehen.

Dieser Typ wird immer noch weit verbreitet, da er eine klare elektrische Trennung zwischen dem Steuerkreis und dem Lastkreis bietet. Der Nachteil ist, dass die Kontakte im Laufe der Zeit verschleißen können.

Automobilrelais

Ein Automobilrelais ermöglicht es einem Fahrzeugschalter mit geringem Strom, einen Stromkreis mit höherem Strom zu steuern. Dies hilft, die Belastung der Schalter zu reduzieren und verhindert, dass hoher Strom in die Armaturenbrettverkabelung gelangt.

Die meisten gängigen Automobilrelais verwenden eine 12-V-Spule in Personenkraftwagen. Schwerlastfahrzeuge können 24-V-Systeme verwenden. Bosch zum Beispiel listet Automobilrelaisfamilien für verschiedene Strombereiche auf, von kompakten Mikrorelais bis hin zu Hochstromleistungsrelais.

PCM Relais

Ein PCM-Relais versorgt den Schaltkreis des Antriebsstrangsteuergeräts (PCM) mit Strom, wenn das Fahrzeug eingeschaltet wird. In vielen Fahrzeugen ist dieses Relais Teil des Stromverteilungssystems.

Ein defektes PCM-Relais kann zu einem Startausfall führen. Es kann auch zu intermittierendem Stromverlust des Motorsteuerungssystems führen. Vor dem Austausch eines Steuergeräts sollten Sicherungen, Masseverbindungen, Verkabelung und Rückrufe überprüft werden.

Für sicherheitsrelevante Fahrzeugrückrufe in den Vereinigten Staaten ermöglicht das NHTSA Rückruf-Suchtool Fahrzeughaltern die Suche nach VIN oder Nummernschild.

Kraftstoffpumpenrelais

Ein Kraftstoffpumpenrelais steuert die Stromversorgung der Kraftstoffpumpe. Es schaltet die Pumpe normalerweise ein, wenn die Zündung eingeschaltet wird oder wenn der Motorcomputer Kraftstoffdruck anfordert.

Eine gängige Überprüfung besteht darin, auf ein kurzes Anlaufen der Kraftstoffpumpe zu achten, wenn der Schlüssel umgedreht wird. Kein Geräusch beweist nicht, dass das Relais defekt ist. Die Sicherung, die Pumpe, die Verkabelung oder das Steuersignal können ebenfalls die Ursache sein.

ASD Relais

Ein ASD-Relais oder automatisches Abschaltrelais wird in einigen Fahrzeugen verwendet, um die Stromversorgung wichtiger Motorkreise zu steuern. Es ist oft mit der Zünd- und Kraftstoffsteuerung verbunden.

Wenn der Motorcomputer einen schwerwiegenden Fehler erkennt, kann er den Relaisausgang abschalten. Dies kann verhindern, dass der betroffene Stromkreis mit Strom versorgt wird.

Halbleiterrelais

Ein Halbleiterrelais schaltet ohne bewegliche mechanische Kontakte. Es verwendet Halbleiterkomponenten, um den Laststromkreis ein- oder auszuschalten.

Halbleiterrelais sind nützlich, wenn das Schalten schnell oder häufig erfolgen muss. Sie haben keine Kontaktprellungen, können aber Wärme erzeugen. Viele Designs benötigen eine entsprechende Kühlung.

Ein Halbleiterrelais ist nicht dasselbe wie ein Relais mit Nasskontakt. „Nasskontakt“ und „Trockenkontakt“ beschreiben, wie ein Kontaktkreis versorgt wird. Es handelt sich um Verdrahtungsbegriffe, nicht um Bezeichnungen für Halbleiterrelais.

DHCP Relais

Ein DHCP-Relais ist ein Netzwerkbegriff und kein elektrisches Relais. Es leitet DHCP-Nachrichten zwischen Clients und Servern in verschiedenen Subnetzen weiter.

Dieser Begriff taucht in der IT- und Netzwerkadministration auf. Er sollte nicht mit einem Relais verwechselt werden, das in einem Stromkreis verwendet wird.

Wie testet man ein Relais mit einem Multimeter?

Viele einfache Relais können getestet werden, indem man die Spule und den Kontaktpfad mit einem Digitalmultimeter überprüft. Schalten Sie immer die Stromversorgung ab, bevor Sie den Widerstands- oder Durchgangsmodus verwenden.

1.  Identifizieren Sie die Spulenanschlüsse aus dem Relaisdiagramm.
2.  Stellen Sie das Multimeter auf Widerstandsmodus ein.
3.  Messen Sie über die Spulenanschlüsse.
4.  Überprüfen Sie das Relaisdatenblatt auf den erwarteten Spulenwiderstand.
5.  Wechseln Sie in den Durchgangsmodus.
6.  Überprüfen Sie die normalerweise offenen und normalerweise geschlossenen Kontakte.
7.  Legen Sie die richtige Spulenspannung nur an, wenn Sie die Relaisnennwerte kennen.
8.  Bestätigen Sie, dass die Kontakte ihren Zustand ändern.

Wenn die Spule als offen angezeigt wird, kann die Relaisspule beschädigt sein. Wenn die Kontakte ihren Zustand nicht ändern, kann das Relais festsitzen oder verschlissen sein.

Testen Sie keine Haushaltsstromkreise, es sei denn, Sie sind dazu qualifiziert. Verwenden Sie ein entsprechend zugelassenes Messgerät und befolgen Sie die örtlichen elektrischen Sicherheitsvorschriften.

Welche Relaisbegriffe sollten Sie kennen?

Die nützlichsten Relaisbegriffe beschreiben die Kontaktposition und das Schaltungs-verhalten. Das Verständnis dieser Begriffe hilft Ihnen, Relaisdiagramme genauer zu lesen.

Begriff	Bedeutung
NO	Normally open (normalerweise offen). Der Kontakt ist offen, wenn die Spule nicht erregt ist.
NC	Normally closed (normalerweise geschlossen). Der Kontakt ist geschlossen, wenn die Spule nicht erregt ist.
COM	Common Terminal (gemeinsamer Anschluss). Dies ist der bewegliche Kontaktanschluss.
Spulenspannung	Die Spannung, die zum Erregen der Relaisspule erforderlich ist.
Kontaktbelastbarkeit	Die Spannung und der Strom, die die Kontakte schalten können.

Wählen Sie niemals ein Relais nur anhand der Spulenspannung aus. Die Kontaktbelastbarkeit muss auch zur Last passen.

Wie wählt man das richtige Relais aus?

Sie wählen das richtige Relais, indem Sie Spule, Kontakte, Lasttyp und Betriebsumgebung aufeinander abstimmen. Das Datenblatt sollte jeden dieser Punkte bestätigen.

• Spulenspannung: An den Steuerkreis anpassen.
• Kontaktbelastbarkeit: An die Lastspannung und den Strom anpassen.
• Lasttyp: Prüfen Sie, ob die Last resistiv oder induktiv ist.
• Kontaktform: Wählen Sie NO-, NC- oder Umschaltkontakte.
• Umgebung: Berücksichtigen Sie Wärme, Vibrationen und Gehäuseanforderungen.

Induktive Lasten erfordern besondere Sorgfalt, da sie beim Ausschalten Spannungsspitzen erzeugen können. Eine Relaistreiberschaltung kann je nach Design eine Diode, einen Snubber oder eine andere Schutzmethode verwenden.

Fazit

Ein Relais ist ein kleines Steuergerät mit einer wichtigen Aufgabe. Es ermöglicht einem Stromkreis, einen anderen Stromkreis zu schalten, ohne den Laststrom durch den Steuerschalter zu leiten.

Elektromechanische Relais sind einfach zu testen und weit verbreitet. Halbleiterrelais sind besser für schnelles Schalten geeignet. Kfz-Relais sind für elektrische Systeme von Fahrzeugen gebaut.

Ersetzen Sie beim Beheben von Relaisfehlern keine Teile blind. Überprüfen Sie zuerst Sicherung, Verkabelung, Steuersignal und Lastkreis. Bei Fahrzeugen überprüfen Sie auch auf Rückrufe, bevor Sie teure Steuergeräte austauschen.

FAQ

Was ist der Hauptzweck eines Relais?

Der Hauptzweck eines Relais besteht darin, einem kleinen Steuersignal zu ermöglichen, einen separaten Lastkreis zu schalten. Dies macht Steuerschaltungen sicherer und einfacher zu konstruieren.

Ist ein Relais dasselbe wie ein Schalter?

Ein Relais ist eine Art von Schalter, wird aber elektrisch gesteuert. Ein normaler manueller Schalter wird durch physische Betätigung gesteuert.

Was ist der Unterschied zwischen einem elektromechanischen Relais und einem Halbleiterrelais?

Ein elektromechanisches Relais verwendet bewegliche Kontakte. Ein Halbleiterrelais verwendet elektronische Bauteile und hat keine beweglichen Schaltteile.

Kann ein Multimeter ein Relais testen?

Ja, ein Multimeter kann die Relaisspule und die Kontaktdurchgängigkeit testen. Es kann jedoch nicht immer bestätigen, wie sich das Relais unter realer Last verhält.

Was bedeutet „normally open“ (normalerweise offen) bei einem Relais?

Normally open bedeutet, dass der Kontakt offen ist, wenn die Relaisspule nicht erregt ist. Der Kontakt schließt, wenn die Spule Strom erhält.

Was bedeutet „normally closed“ (normalerweise geschlossen) bei einem Relais?

Normally closed bedeutet, dass der Kontakt geschlossen ist, wenn die Relaisspule nicht erregt ist. Der Kontakt öffnet, wenn die Spule Strom erhält.

Ist ein DHCP-Relais ein elektrisches Relais?

Nein, ein DHCP-Relais ist eine Netzwerkfunktion. Es leitet DHCP-Nachrichten zwischen verschiedenen Netzwerksegmenten weiter.

 

Tiefer eintauchen:

• Wie testet man ein PCM mit einem Multimeter?
• Multimeter 101 Leitfaden für Anfänger