Glossar

Strom, der von einem sich öffnenden Kontakt abgeschaltet wird.

Alternating Current = Wechselstrom

Durch die Kammerbildung zwischen den einzelnen Kontaktelementen wird u.a. erreicht, dass bei der Betrachtung der Auswirkung von verschiedenen angenommenen Fehlern ein gefährlicher Zustand verhindert wird.

Der durch eine Spule fliessende Strom (Effektivwert), multipliziert mit der Anzahl der Windungen der Spule, ergibt die Durchflutung in Amperewindungen (AW).

Bei einem elektromagnetischen Antriebssystem, das unmittelbar von der elektromagnetischen bewirkten Kraft bewegte Teil.

Je nach Aufbau des elektromagnetischen Antriebssystem ergeben sich unterschiedliche Eigenschaften und Wirkungen:

monostabiler Antrieb
Antrieb, der nach Abschalten der Erregungsgröße ohne weiteres von seiner Arbeitsstellung in die Ruhestellung rückfällt.

bistabiler Antrieb
Antrieb, der nach Abschalten der Erregungsgröße seine Wirkung nicht verändert.

neutraler Antrieb
Antrieb, bei dem ein Wechsel zwischen Arbeitstellung und Ruhestellung bzw. umgekehrt nicht vom Vorzeichen der Erregungsgröße abhängig ist.

polarisierter (gepolter) Antrieb
Antrieb, bei dem ein Wechsel zwischen Arbeitsstellung und Ruhestellung bzw. umgekehrt vom Vorzeichen der Erregungsgröße abhängig ist. Beispielsweise durch Gleichrichter (Dioden) oder ein überlagertes magnetisches Gleichfeld (z.B. Permanent-Magnetfeld).

Die genannten physikalischen/funktionalen Eigenschaften der Antriebssysteme treten bei den verschiedenen Konstruktionen von Relais in Kombination auf.

neutral monostabil
als Gleich- und Wechselstromantrieb
neutral-bistabil
als Remanenzantrieb
als Gleichstromantrieb für Impulsbetrieb
polarisiert (gepolt) – monostabil
als Gleichstromantrieb
polarisiert (gepolt) – bistabil
als Gleichstromantrieb für Impulsbetrieb

Zur Vermeidung bzw,. Begrenzung von transienten Überspannungen beim Abschalten, werden Induktivitäten beschaltet. Damit werden die schaltenden Elemente (Kontakte, insbesondere die gegen Überspannungen besonders empfindlichen Halbleiterbauelemente) vor einer Überbeanspruchung geschützt. Diese Beschaltung haben in der Regel Nebenwirkungen, die besonders zu beachten sind. Besonders beeinflusst wird die Rückfallzeit (t).

Die direkte Beschaltung der geschalteten Last dient dem Schutz der diese Last schaltenden Kontakte. Es kommt noch hinzu, dass die Störaussendung gemindert wird, weil die elektrischen Verbindungen (Kabelbaum, Verdrahtung) nicht als unerwüschte Sendeantenne wirken. Außerdem wird eine sicherheitsgerichtete Funktion der schaltenden Elemente (z.B. Kontakte) nicht beeinträchtigt. Eine Beschaltung der schaltenden Elemente (Kontakte) muss in die Fehlereffektanalyse einbezogen werden, was bei einer Beschaltung der Last entfällt.

Üblich sind Beschaltungen mit Bauelementen, wie Dioden (Gleichrichterdioden, Zenerdioden, Supressordioden), spannungsabhängige Widerstände (Varistoren, VDR). Die Auswahl des Bauelementes hängt von der jeweiligen Betriebsspannung und dem geschalteten Strom ab. In manchen Fällen sind auch Kombinationen von Beschaltungen sinnvoll.

Bei hohen Strömen ist es sinnvoll, die zur Beschaltung verwendete Diode zusätzlich mit einem induktivitätsarmen R/C Glied zu beschalten. Mit dieser Maßnahme kann die zeitliche Verzögerung der Diode unwirksam gemacht werden.

Der B10-Wert für verschleißbehaftete Geräte wird in Anzahl Schaltspiele ausgedrückt: Dies ist die Anzahl der Schaltspiele bei der im Laufe eines Lebensdauerversuchs 10% der Prüflinge ausgefallen sind (oder: Anzahl Betätigungszyklen nach denen 10% der Geräte ausgefallen sind). Mit dem B10-Wert und dem Betätigungszyklus kann die Ausfallrate für elektromechanische Komponenten errechnet werden.

Ansprechspannung des Relais ohne Eigenerwärmung. Unter dieser Randbedingung ist dies ein Mindestwert für die sichere Funktion des Relais. Für den Schaltungstechniker hat dieser Wert keine praktische Bedeutung.

Ansprechspannung des Relais unter Einbeziehung der Wirkung der Eigenerwärmung. Für eine sichere Funktion des Relais ist dies ein Mindestwert.

Spulengrenzspannung des Relais unter Einbeziehung der Wirkung der Eigenerwärmung. Dieser Grenzwert ist thermisch (thermische Belastungsgrenze) bedingt. Ein Überschreiten kann zum Ausfall des Relais führen; der Antrieb erhitzt sich zu stark.

Bei Sicherheitsrelais (Relais mit zwangsgeführten Kontakten) ist neben der thermisch bedingten Betriebsspannung U2 zusätzlich eine weitere Größe als maximal zulässige Betriebsspannung (U3) von Bedeutung. Für den Fehlerfall, dass ein Öffner nicht mehr öffnet, darf bei keinem Schließer im Kontaktsatz der Mindestkontakt-abstand von 0,5mm unterschritten werden, auch nicht bei Übererregung des Antriebes. Für diesen Fehlerfall ist die maximale Kraft des Antriebes zu begrenzen. Erreicht wird dies durch die Beachtung der Betriebsgrenzspannung U3.

Nach dem Ansprechen reduzierter Erregungswert, bei dem ein monostabiles Relais von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung übergeht. Für ein zuverlässiges Rückfallen ist dies ein Maximalwert.

Mit der Nennspannung wird ein Spannungsbereich (Nennwert zuzüglich Toleranzfeld) im Zusammenhang mit einer Umgebungstemperatur (Temperaturbereich) benannt, indem der Antrieb des Relais korrekt funktioniert. Der Antrieb des Relais ist auf diesen Nennwert hin bemessen. Grundsätzlich gilt für eine Nennspannung, dass in Verbindung mit dem ebenfalls zugeordneten Bereich der Umgebungstemperatur (Tu) das Ansprechen und das Rückfallen des Relais gegeben sein muss.

Qualifizierung von Kunststoffen für bestimmte Betriebs- und Bauartklassen für den Einsatz auf Schienenfahrzeugen. Die Norm definiert auf Basis verschiedener Requirement Sets (R) die Prüfmethoden zur Ermittlung von Gefährdungsstufen, Hazard Levels (HL). HL 3 definiert die höchste Anforderung.

Die Brennbarkeitsklassen definieren sich wie folgt für die geprüfte Probekörperdicke in die Stufen HB (Horizontalbrennprüfung) sowie V-0, V-1, V-2, 5VA und 5VB (Vertikalbrennprüfung). Diese stehen – geordnet nach der Höhe der Anforderung – im Einzelnen für:

HB: langsames Brennen einer horizontal eingespannten Probe (Selbstverlöschen oder bei Dicke <3 mm; Rate <75 mm/min (Hb75); bei Dicke 3…13 mm; Rate <40 mm/min (Hb40)).

V-2: Verlöschen einer vertikal eingespannten Probe innerhalb von 30 Sekunden. Brennendes Abtropfen von Kunststoffschmelze zulässig.[3]

V-1: wie V-2, jedoch kein brennendes Abtropfen von Kunststoffschmelze zulässig. Maximal 60 Sekunden Nachglimmen.[3]

V-0: wie V-1, jedoch Verlöschen der Flamme innerhalb von 10 Sekunden. Maximal 30 Sekunden Nachglimmen.[3]

Der „Common Cause Failure“ ist das „Versagen von zwei oder mehr Strukturen, Systemen oder Komponenten aufgrund eines einzelnen Ereignisses oder einer einzigen Ursache“ definiert.

Der CCF definiert als „Versagen infolge eines oder mehrerer Ereignisse, das/die ein koinzidentes Versagen in zwei oder mehreren eigenständigen Kanälen eines mehrkanaligen Systems oder in verschiedenen Systemen verursacht/verursachen, sodass es zu einem Versagen des Systems/ der Systeme kommt“.

Der Begriff Systematischer Ausfall definiert als „das Versagen von Komponenten aufgrund der gleichen Ursache.“ Er wird im Zusammenhang mit der Auslegung einer Leitanlage und bei der deterministischen Fehleranalyse verwendet.

Der Ausdruck „systematic failure“ (systematisches Versagen) definiert als Versagen, das deterministisch auf eine Ursache zurückgeführt werden kann und das nur durch eine Änderung der Auslegung oder des Produktionsprozesses, der Bedienungsanleitungen, Dokumentation oder anderer relevanter Faktoren zu beheben ist“.

Ohne Überschreitung vorgegebener Grenzwerte (Temperatur) zulässiger Strom.

Direct Current = Gleichstrom

In der Physik….
System, das aufgrund seiner physikalischen Gesetzmässigkeiten von einem vorgegebenen Anfangszustand eindeutig zu allen zukünftigen Zuständen führt. Diese Zustände sind im Prinzip vorhersehbar und berechenbar.
In der Technik….
Systeme, die, wenn sie fehlerhaft werden, in ihrer Steuerfunktion einen eindeutigen Zustand bewirken. In der Sicherheitstechnik ist dies stets der mögliche Gefahren verhindernde Zustand.

Das Vorhandensein von zwei oder mehreren unterschiedlichen Verfahren der Mitteln, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Diversität ist besonders geeignet als Schutzmassnahme gegen Common-Cause-Fehler. Sie kann erreicht werden, indem physikalisch unterschiedliche Systeme eingesetzt werden, oder durch funktionale Diversität, bei der gleichartige Systeme ein bestimmtes Ziel über unterschiedliche Verfahren erreichen.

Redundanz, bei der die Mittel ungleichartig sind. Ungleichartige Mittel können zum Beispiel sein:
– Anwendung anderer physikalischer Prinzipien
– andere Lösungswege für die gleiche Funktion
– andere Auslegung

Kontaktwiderstand gemessen unter Vollast

Ausgehend von der Zeit, die benötigt wird zum Erreichen der Endtemperatur eines Systems – 100% ED – bezieht man kürzere Betriebszeiten hierauf, unter Angabe ihres prozentualen Anteiles (relative Einschaltdauer).

Sie wird in der Regel als beliebig zugestanden, wenn im Datenblatt keine einschränkenden Angaben gemacht werden.

Der Höchstwert des Stromes in der Zeit vom Schliessen des Kontaktes bis zur Beendigung der Einschwingvorgänge.

Der im Moment des Schliessens des Kontaktes fliessende Strom bis zur Beendigung der Einschwingvorgänge.

Elektromechanisches Relais sind Relais, welche das bestimmungsgemässe Verhalten als Folge einer relativen Bewegung von mechanischen Teilen Anker > Betätiger > Kontaktsatz, aufweisen, auf die ein Stromfluss in den Eingangskreis einwirkt. Der Begriff Relais ist heute vielseitig besetzt. Relais sind in diesem allgemeinen Sinne auch Zeitrelais, Messrelais, Schutzrelais, Überwachungsrelais, Not-Aus-Relais. Es handelt sich dabei nicht um Bauelemente, sondern um Baugruppen, Geräte / Systeme. Um eine klare Abgrenzung zum Bauelement Relais zu bekommen wurde der Begriff Elementarrelais geprägt.

Elektromagnetische Verträglichkeit Mit zunehmenden Einsatz von Elektronik hat sich gezeigt, dass die gegenseitige Beeinflussung von Systemen nicht vernachlässigt werden darf. Die Vielzahl der Einfluss nehmenden Grössen erschwert die Auseinander-setzung mit diesem Problem. Eine grundsätzlich wirkende Massnahme ist eine hohe Immunität (Störfestigkeit) und eine minimierte Emmision (Störaussendung). Elektromechanische Bauelemente, damit auch das Elementarrelais, besitzen diesbezüglich hervorragende Eigenschaften. Sie haben eine hohe Immunität und praktisch keine Emmision. Emitieren kann die geschaltete Last, was aber durch einen geeignete Beschaltung der geschalteten Last vermieden werden kann.

Im Sinne der EMV-RL und deren Änderungen sind Schaltrelais(Elementarrelais) Bauteile, die keine eigenständige Funktion erfüllen.

Anteil des Kontaktwiderstandes, der auf Grund der Einengung und Zusammenschnürung der Stromlinien auf die stromführungsfähigen Berührungsflächen (Stromengen) in einem Kontaktstück entsteht.

Der Spannungswert, bei dem Kontaktmaterial zumindest an der Kontaktfläche im Bereich des Engewiderstandes plastisch wird und damit die Berührungsflächen vergrößert und den Engewiderstand verringert.

Die Wirkwicklung des Antriebssystem.

Europäischer Standard mit dem Titel: „Relais mit zwangsgeführten Kontakten“. Definition und Anforderungen sowie Prüfungen sind dort beschrieben. Diese Norm wurde ersetzt durch die DIN EN 61810-3 Elektromechanische Elementarrelais – Teil 3: Relais mit (mechanisch) zwangsgeführten Kontakten

Fähigkeit einer Sicherheitseinrichtung bei Auftreten eines bestimmten Fehlers in einem sicheren Zustand (Fehlersicher) zu bleiben oder unmittelbar in einem anderen sicheren Zustand überzugehen (deterministisches Verhalten im Fehlerfall).

Maßnahme zur Unterdrückung von Schaltlichtbögen. Geeignete Maßnahmen sind beispielsweise R/C Glieder, Blasspulen, Blasmagnete, Dioden, spannungsabhängige Widerstände oder auch Kombinationen dieser einzelnen Maßnahmen. Es ist zu beachten, dass je nach getroffener Maßnahme das Zeitverhalten des Stromkreises mehr oder weniger stark beeinflusst wird. Zur Verringerung von Verschleiß (Kontaktabbrand, Materialwanderung) am Kontaktstück ist eine Funkenlöschung bei hohen Gleichstromlasten besonders wichtig.

Allgemein….
Ein Fehler ist die unzulässige Abweichung zwischen dem Soll-Zustand und einem Ist-Zustand.
In der Technik….
Ein Fehler liegt vor, wenn eine geforderte Funktion nicht mehr gegeben ist. Dabei gilt, dass Fehler mit einer gemeinsamen Ursache, das heisst Folgefehler eingeschlossen, als 1 Fehler zu betrachten sind.
Gemeinsame auftretende Fehler – Common Mode sind wie 1 Fehler zu betrachten.

Nachweis einer berechtigten Vermutung, dass die Wirkung eines Fehlers durch Massnahmen das deterministische Verhalten nicht beeinträchtigt. Dies kann durch die Einhaltung anerkannter Regeln gemäss dem Stand der Technik geschehen, denen man die Vermutungswirkung zubilligt. Es wird dabei unterstellt, dass das verbleibende Restrisiko vernachlässigbar ist. Kann durch geeignete Massnahmen das Auftreten einer Fehlerwirkung vermieden werden, so ist ein Fehlerausschluss möglich. Der Fehler > Federbruch ist nicht ausschliesbar, ebenso der Fehler > Öffnungsversagen. Eine Ausnahme sind Kontakte mit Zwangsführung, die aber konstruktiv ganz speziell ausgeprägt sind. Bei zwangsgeführten Kontakten wird der Fehler ausgeschlossen, das Öffner und Schliesser gleichzeitig geschlossen sind.

Die im System eingebaute Eigenschaft, trotz dem Auftreten einer unterstellten Zahl von Fehlern in der Hardware und/oder der Software die geforderte Funktion weiter auszuführen.

(engl.) Failure Mode and Effects Analysis. (deutsch) Fehler Möglichkeits- und Einflussanalyse.

Durch eine systematische Methodik werden die potentiellen Fehler eines Systems, Teilsystems oder einer Baugruppe und deren Folgen analysiert. Im Zusammenhang mit dieser Richtlinie ist v. a. eine FMEA auf Systemebene gemeint.

Belag auf der Oberfläche eines Kontaktstückes, der sich in seinen Eigenschaften von dem für das Kontaktstück gewählten Material (Kontaktmaterial) unterscheidet.

Durch eine Fremdschicht auf dem Kontaktstück bewirkter zusätzlicher Widerstand.

Massnahme zur Reduzierung und Stabilisierung des Kontaktwiderstandes. Dies wird durch Anschalten einer Spannung (Frittspannung) erreicht, die in Verbindung mit dem bewirktem Strom Fremdschichtwiderstände unwirksam macht.

Massnahme zur Unterdrückung von Schaltlichtbögen. Geeignete Massnahmen sind beispielsweise R-C Glieder, Blasmagnete, Dioden, spannungsabhängige Widerstände oder auch Kombinationen dieser Massnahmen. Es ist zu beachten, dass je nach getroffener Massnahme das Zeitverhalten des Stromkreises mehr oder weniger stark beeinflusst wird. Zur Verringerung von Verschleiss, wie Abbrand, Materialwanderung am Kontaktstück, ist eine Funkenlöschung bei hohen Gleichstromlasten besonders wichtig. Aus Gründen von EMV-Störaussendung und auch aus Gründen des Verhalten der Beschaltung im Falle eines Fehlers, sollte die Beschaltung möglichst unmittelbar an der geschalteten Last vorgenommen werden. Kontakte welche eine sicherheitsrelevante Funktion haben dürfen nicht beschaltet werden. Eine Beschaltung wäre nur dann zulässig, wenn diese im Fehlerfall die sicherheitsrelevante Funktion nicht beeinträchtigt.

Der höchste Wert eines Stromes (Effektivwert bei Wechselstrom), den ein zuvor geschlossener Kontaktkreis unter festgelegten Bedingungen dauernd führen kann. Er wird begrenzt durch die bewirkte Erwärmung und damit durch den Widerstand des Schaltkreises.

Die Isolationskoordination ist ein Verfahren zur Bemessung von Isolation. Gegenüber der inzwischen abgelösten VDE 0110 durch VDE 0110-1: 1997, bietet diese neue Regel eine bessere Nutzung moderner Werkstoffe. Das Bemessungsverfahren Isolationskoordination berücksichtigt die unterschiedlichen elektrischen Beanspruchungen und Umgebungsbedingungen von Isolation. Sie sorgt dafür, dass für gleiche Beanspruchungen unter gleichen Bedingungen immer gleich dimensioniert werden kann.

Thermisch bedingter Grenzdauerstrom.

Entsprechend der verschiedenen Schaltfunktionen der Kontakte werden verschiedene Kontaktarten unterschieden, deren Darstellung und Beschreibung in DIN 41020 festgelegt ist. Zusätzlich wird noch zwischen Einfachkontakten und Doppelkontakten unterscheiden. Die vom Antriebssystem im Kontaktsatz direkt bewegten Kontakte sind aktive Kontakte, die nicht betätigten Kontakte sind passive Kontakte.

Entsprechend ihrer Funktion werden nachstehende Kontaktarten unterschieden.

Relaiskontakt, der in der Arbeitsstellung des Relais geschlossen ist und beim Übergang in die Ruhestellung öffnet (EN 60255, Abschn.2.5; VDE 0435-120, Abschn. 2.5). Ein Ausgangskreis dessen Kontakt geschlossen ist , wenn das Relais in der Arbeitsstellung ist, und dessen Kontakt geöffnet ist, wenn das Relais in der Ruhestellung ist. (EN 61810-7, Abschn. 2.4.1)

Relaiskontakt der in der Ruhestellung des Relais geschlossen ist und beim Übergang in die Arbeitsstellung des Relais öffnet. (EN 60255-23,Abschn. 2.6; VDE 0435-120, Abschn. 2.6). Ein Ausgangskreis, dessen Kontakt geöffnet ist, wenn das Relais in der Arbeitsstellung ist, und dessen Kontakt geschlossen ist, wenn das Relais in Ruhestellung ist. (EN 61810-7, Abschn. 2.4.2).

Kombination zweier Kontaktkreise ( Verbundkontakt) mit drei Kontaktgliedern, von denen eines der beiden Kontaktkreise gemeinsam ist. Ist einer dieser Kontaktkreise geöffnet, so ist der andere geschlossen, und umgekehrt (EN 61810-7, Abschn. 2.4.3). Entsprechend der Reihenfolge des Öffnens und Schließens der Kontakte innerhalb des Wechslers, wird unterschieden in unterbrechend und kurzschließend schaltende Wechsler.

Entsprechend ihrer elektrischen Belastbarkeit werden Relaiskontakte in EN 60255-23, Anhang B.1;VDE 0435 – 120, Anfang B.1 in Anwendungsklassen für Kontakte (Kontaktanwendungen) gruppiert.

Kontakte von Relais können Lasten schalten und Ströme führen von μA bis zu einigen 10 A. Das heißt nicht, daß ein Kontakt den gesamten Bereich abzudecken hat. Optimale Lösungen beachten den jeweiligen Einsatzfall, berücksichtigen die technischen Erfordernisse und die wirtschaftlichen Belange.

Wird für einen Kontakt ein großer Einsatzbereich bezüglich seiner Belastbarkeit erwartet, müssen geeignete Kompromisse gefunden werden. Ein einziges, sich bei den unterschiedlichen Beanspruchungen optimal verhaltendes Kontaktmaterial ist nicht verfügbar. Es gibt keine strenge Zuordnung von Kontaktlasten zu optimal geeigneten Kontaktmaterialien. Die dem unterschiedlichen Kontaktmaterial zugeordneten

Grundsätzlich sollten die Kontaktlasten beschaltet werden, um Stromspitzen beim Einschalten und Spannungsspitzern beim Abschalten zu vermeiden bzw. zu mindern. Mit einer derartigen Maßnahme wird der Verschleiß der Kontaktstücke gemindert und damit die Lebensdauer erhöht. Dies gilt insbesondere auch für die Materialwanderung.

Silber-Cadmiumoxid AgCdO10…15
Das durch eingelagerte CdO erhält man eine wesentlich erhöhte Abbrandfestigkeit gegenüber Ag und AgCu, bei reduzierter Schweißneigung, ist deshalb zum Schalten hoher Lasten geeignet, auch bei induktiver und kapazitiver Last. Bei kapazitiver Last und Gleichstrom zeigt Silber-Zinnoxid in der Regel ein besseres Verhalten bezüglich der Materialwanderung.

Silber-Cadmiumoxid AgCdO10 …
15-10μm Au 10μm hartvergoldet
Diese Eigenschaften entsprechend im wesentlichen denen des AgCdO. Die Goldauflage stellt eine Veredelung des Kontaktstückes dar, die einen weitgehenden Schutz gegen atmosphärische Einflüsse bietet. Funkenbildung ist zum Erhalten der Goldschicht zu vermeiden. Beim Schalten kleiner (trockener) Lasten bleibt die Goldschicht erhalten, beim Schalten hoher Lasten wird sie unbrauchbar.

Silber-Cadmiumoxid AgCdO10…
15-0,2μm Au 0,2μm vergoldet
Die Eigenschaften entsprechen denen des AgCdO. Die vergoldung bewirkt lediglich eine Verbesserung der Lagerfähigkeit – eine Kontaktveredelung wird nicht erreicht.

Silber-Zinnoxid AgSnO28…12
Zeichnet sich durch eine geringe Materialwanderung beim Schalten von Gleichströmen aus, dies insbesondere auch bei kapazitiver Last. Damit eignet sich dieser Werkstoff insbesondere zum Schalten von Gleichströmen. Beim Schalten von Wechselströmen sind die Ergebnisse nicht so hervorragend. Hierin besteht zur Zeit ein wesentlicher Unterschied zu Silber-Catmiumoxid.

Silber-Zinnoxid AgSnO28…12-0,2μm Au
0,2μm vergoldet
Diese Eigenschaften entsprechen denen des AgSnO2. Die Vergoldung bewirkt eine Verbesserung der Lagerfähigkeit, eine Kontaktveredelung wird nicht erreicht.

Silber-Zinnoxid AgSnO28…12-2 oder 5μm Au
2…5μm vergoldet
Die Eigenschaften entsprechen im wesentlichen denen des AgSnO2. Die Goldauflage stellt eine Veredelung des Kontaktstückes dar, die einen weitgehenden Schutz gegen atmosphärische Einflüsse bietet. Funkenbildung ist zum Erhalten der Goldschicht zu vermeiden. Beim Schalten kleiner (trockener) Lasten bleibt die Goldschicht erhalten, beim Schalten hoher Lasten wird sie unbrauchbar. Es gelten die gleichen Eigenschaften wie bei AgSnO2.

An den Anschlüssen gemessener Widerstand eines geschlossenen Kontaktes. Er setzt sich zusammen aus dem elektrischen Widerstand der Zuführungen (Kontaktfeder bzw. Kontaktträger und Anschlüsse) und dem Kontaktübergangswiderstand.

Bei einer Absicherung gegen Kurzschluss ist der mögliche Kurzschlussstrom, der zur Auslösung einer Sicherung zur Verfügung steht, zu beachten. Eine Begrenzung ist gegeben, wenn die Spannungsquelle selbst einen hohen Innenwiderstand hat, bzw. Zuleitungswiderstände (Verbindungen / Verkabelung) hinzukommen. Es sind damit Ströme im Falle eines Kurzschlusses möglich, die z.B. nur einige 10 A betragen und damit eine kurzzeitige Auslösung der Sicherung nicht erfolgen lässt . Es besteht das Risiko der thermischen Zerstörung, wenn solche Überströme zu lange fliessen. Bei der Auswahl der Sicherung ist dieser Umstand zu berücksichtigen; der Kennwert der Sicherung, sowie die Auslösecharakteristik, sind zu beachten.

Geht man von einer Auslösezeit von 100 ms aus, so lässt sich die passende Sicherung ermitteln, unter Beachtung des thermisch bedingter Grenzdauerstromes des Kontaktes und des in der Anwendung möglichen Kurzschlussstromes, Überstromes.

Die zu erwartende Zeit der Funktionstüchtigkeit des Relais, ausgedrückt durch die Anzahl erreichbarer (bzw. erreichter) Betätigungen unter bestimmten Bedingungen ist die Lebensdauer. Es wird unterschieden zwischen mechanischer Lebensdauer, die eine elektrische Belastung des Kontaktes nicht einbezieht und elektrischer Lebensdauer mit elektrischer Belastung des Kontaktes. Bei zwangsgeführten Kontaktsätzen bzw. Kontakten muss die Eigenschaft der zum Zeitpunkt des Versagens noch gegeben sein.

Lebensdauer, mechanisch
endurance, mechanical (444-07-10) Die zu erwartende mechanische Schaltzahl des Schaltrelais bei Betrieb mit Nennspannung im stromlosen Zustand der Relaiskontakte.
Lebensdauer, elektrisch
(EN 60255-23; VDE 0435-120, Abschn. 2.23) endurance, electrical (444-07-11) Die Anzahl der Schaltspiele bis zum Ausfall unter festgelegter elektrischer Belastung und anderen Betriebsbedingungen. Anmerkung: Elektrische Lebensdauer wird vorzugsweise mit einem Vertrauensniveau von 60% oder 90% angegeben.

Diese Art der Angabe der elektrischen Lebensdauer bei einer Belastung mit Wechselstrom (AC) ist besonders übersichtlich. Die typische Schaltspannung von 230 bzw. 240 V-AC ist Parameter für die Kurve. Die Extrapolation zu kleinen Strömen hin gibt keine Auskunft über die Zuverlässigkeit der Kontaktgabe.

Die Darstellung bei einer Belastung der Kontakte mit Gleichstrom (DC) macht deutlich, dass es keinen linearen Zusammenhang zwischen dem Schaltstrom, der Schaltspannung und der Schaltleistung gibt. Für den nicht linearen Zusammenhang gibt die Lichtbogengrenzkurve Aufschluss.

Das Belastungsfeld eines Kontaktes teilt sich in 2 Bereiche, wobei in dem einen Bereich ein Lichtbogen sich nicht hält und in dem anderen ein Lichtbogen mit hoher Wahrscheinlichkeit stehen bleibt. Die Darstellung zeigt, das der Zusammenhang zwischen Strom und Spannung nicht linear ist. Beim Schalten von Gleichströmen ist dieser Zusammenhang stets zu beachten. Massnahmen zur Verhinderung bzw. Unterdrückung von Schaltlichtbögen sind möglichst an der Quelle (Verursacher) durchzuführen. Dies ist gleichzeitig eine gute Massnahme im Sinne der EMV.

Anwendung von mehr als einem Gerät oder System oder Teil eines Gerätes oder Systems, um sicher zu stellen, dass bei Fehlverhalten ein anderes verfügbar ist, diese Funktion auszuführen (EN 60204-1).

Bei Remanenzrelais (Antriebssystem neutral-bistabil) ist der Übergang von einer Schaltstellung in die andere grundsätzlich unabhängig von der Stromflussrichtung. Eine Abhängigkeit ergibt sich ab dem Zeitpunkt der ersten Erregung, da das Rückwerfen eine dazu umgekehrte Erregung verlangt.

Im konstruktiven Aufbau unterscheiden sich Remanenzrelais nur wenig von neutral-monostabil angetriebenen Relais. Der Unterschied besteht i.w. nur im Werkstoff des Kerns im Eisenkreis des Antriebssystems. Bei einem neutral monostabilen Antriebssystem besteht dieser Kern aus einem weichmagnetischen Werkstoff und bei einem neutral bistabilen Antrieb aus einem magnetisch halbharten Werkstoff.

Schickt man durch die Wicklung eines neutral-bistabilen Antriebes einen Strom hinreichender Stärke, so erreicht der Kern die magnetische Sättigung und die von der Durchflutung erzeugte Kraftwirkung bewirkt gleichzeitig das Ansprechen. Durch den minimierten Restluftspalt zwischen Anker und Kern ist die remanente Haltekraft ausreichend, um die Arbeitsstellung des Relais aufrecht zu erhalten. Schickt man durch dieselbe Wicklung einen Strom in umgekehrter Richtung, so wird der zuvor aufmagnetisierte Kern entmagnetisiert (bei zu hoher Stärke des Stromes in umgekehrter Richtung wieder aufmagnetisiert). Die vom Kontaktsatz ausgeübte Rückstellkraft bewirkt bereits vor der völligen Entmagnetisierung den Übergang von der Arbeits in die Ruhestellung.

Die Richtlinien (RL) der Europäischen Union (EU) geben grundsätzliche sicherheitsgerichtete Anforderungen vor. Die RL sind von den Mitgliedsländern der EU in nationales Recht zu übernehmen. Zum Schutze des Endverbrauchers sind die von den RL erfassten Produkte beim Inverkehrbringen mit CE zu kennzeichnen, als sichbares Zeichen der Konformität mit der auf das Produkt anwendbaren RL.

Die wichtigsten RL sind nachstehend aufgeführt.

1. Maschinenrichtlinie 2006/42/EG
2. EMV-Richtlinie 2014/30/EU
3. Niederspannungsrichtlinie 2014/35/EU

Produkt aus geschaltetem Strom und der über dem geöffneten Kontakt angelegten Spannung.

Produkt aus geschaltetem Strom und der über dem geöffneten Kontakt angelegten Spannung.

Mit Hilfe sogenannter Gebrauchskategorien werden typische Arten der Kontaktbelastung für Niederspannungs- Schaltgeräte beschrieben. Es sollen damit vereinfachte Beschreibungen und klare Testbedingungen ermöglicht werden. Näheres ist in der DIN VDE 0660-200 (IEC und EN 60947-5-1) beschrieben.

Das geforderte Ein- und Ausshaltvermögen ist mit den in den nachstehenden Tabellen angegebenen gestuften Beanspruchung der Kontakte mit insgesamt 6050 Schaltspielen nachzuweisen.

AC15
Tabellarische Zusammenfassung der im Test für die Gebrauchskategorie AC15 vorgegebenen Belastungen.

DC13
Tabellarische Zusammenfassung der im Test für die Gebrauchskategorie DC13 vorgegebenen Belastungen.

Bezeichnung der Schutzart (Kapselung) von Relais.

RT 0
offenes Relais; Relais ohne Schutzgehäuse

RT I
staubgeschütztes Relais; Relais mit Gehäuse; das die beweglichen Teile gegen Staub schützt

RT II
Flussmitteldichtes Relais, geeignet für Lötbadverarbeitung, wobei Flussmittel nicht in die Kapselung eindringen kann.

RT III
Waschdichtes Relais – geeignet für Lötbadverarbeitung mit anschließendem Waschverfahren zum Entfernen von Flussmittelrückständen. Flussmittel oder Waschlösungen können dabei nicht eindringen.

RT IV
Dichtes Relais – das Relais ist so gekapselt, dass keine Umgebungsatmosphäre eindringen kann, mit Zeitkonstante >2x104s gem. IEC60068-2-17).

RT V
RTV bezeichnet die höchste Qualitätsstufe, das hermetisch dichte Relais (Dichtigkeit mit Zeitkonstante >2x106s nach IEC 60068-2-17).

Bei einer Kapselung nach RTIII bis RTV ist sichergestellt, dass die Dichtheit auch dann erhalten bleibt, falls das Relais bei der Weiterverarbeitung aussergewöhnlichen Belastungen ausgesetzt wird, z.B. kurzzeitig überhöhte Temperaturen beim Löten der Anschlüsse auf einer Leiterplatte.

Bei dieser Prüfung werden entsprechend IEC EN 61810-5 (Methode 1) die mechanische Grenzbelastung für die Kontakte ermittelt, oberhalb der sie bei mechanischen Einflüssen von außen für länger als 10 μs öffnen

Die Schwingfestigkeit beschreibt, bei welcher Frequenz und zugeordneter Beschleunigung die Funktion des Relais noch gegeben ist. Die Funktion wird als gestört angesehen, wenn geschlossene Kontakte sich länger als 10 μs öffnen. Grundlage ist die Testanordnung nach IEC EN 61810-5 (Methode 1). Dabei ist zu beachten, dass die max. Schwingfestigkeit abhängig davon ist, auf welche Achse des Relais die Beanspruchung einwirkt.

Gleichfalls ist zu beachten, ob sich das Relais in der Ruhestellung oder in der Arbeitsstellung befindet. In der Regel ist die Schwingfestigkeit in der Bewegungsrichtung der Kontakte aus der Ruhestellung am geringsten.

Bei den Angaben im Datenblatt liegt die ungünstigste Situation zugrunde. In den anderen Achsen liegen die Werte deutlich darüber. Aus diesem Grund kann die Einbaulage eines Relais von Bedeutung sein, auch wenn für die sonstige Funktionalität hier keine Einschränkungen gegeben sind.

Reinigende Wirkung durch das Reiben der Kontaktstücke eines Kontaktes gegeneinander während der Kontaktgabe.

Selbstüberwachung ist die von einem System selbst durchgeführte Überprüfung auf fehlerfreie Funktion. Wird ein Fehler erkannt, so kann mit dieser Information ein bestimmtes (deterministisches) Verhalten des Systems bewirkt werden.

Schaltrelais > Elementarrelais mit zwangsgeführtem Kontaktsatz.

Schaltrelais mit zwangsgeführtem Kontaktsatz und zusätzlich geforderten Eigenschaften:

Kontaktkraft >15cN
Kontaktabstand im Normalbetrieb > 1,2mm
Kontaktmitgang > 0,25mm
Selbstreinigungsweg der Kontaktstücke > 0,1mm
Restluftspalt zwischen Anker und Kern des Relaisantriebes >0,1mm
Betriebsspannungsbereich für den Relaisantrieb +20/ -10% bei Gleichspannung; +10/ -15% bei Wechselspannung.

Diese Anforderungen sind u.a. in der VDE 0831 beschrieben.
Hinweis: Der Begriff Signalrelais wird heute auch anderweitig verwendet und kann damit irreführend wirken. Einige Hersteller von Schaltrelais für TELEKOM-Anwendungen nennen ihre Relais Signalrelais, die aber nichts mit den hier genannten Anforderungen zu tun haben.

Das Schalten von kleinen Strömen und Spannungen. Dabei treten zum Teil hohe Kontaktwiderstände auf, da die Entfestigungsspannung nicht erreicht wird.

Die in der unmittelbaren Nähe eines Gerätes oder Bauteiles vorhandene Temperatur. Dabei ist die unmittelbare Umgebung unter Umständen nur ein Abstand von 1 mm (oder weniger) vom Bauteil. Bei der zum Teil hohen Packungsdichte in Geräten und sehr unterschiedlichen Wärmequellen, muß dies besonders beachtet werden.

Grundsätzlich gelten die in der EN 50205:1997 getroffenen Festlegungen. Ein zwangsgeführter Kontakt besteht danach (EN 50205; Abschn. 3.1) aus mindestens 1 Öffner und ein 1 Schließer.

In einem zwangsgeführten Kontaktsatz sind alle Kontakte miteinander zwangsgeführt ( EN 50205 Abschn. 3.2). Ein derartiger Kontaktsatz entspricht dem Anwendungstyp A und kann mit dem nachstehenden Symbol gekennzeichnet werden.

Gemäß Abschn. 4.1 der genannten Norm wird ein Kontakt als geöffnet angesehen, wenn sein Kontaktabstand > 0,5mm ist, Andernfalls ist demzufolge der Kontakt als geschlossen anzusehen.

Neben der in der genannten Norm (Anschn. 3.1) beschriebenen Zwangsführung (Teil-Zwangsführung) von Kontakten sind auch die nachstehenden Begriffe eingeführt.

Zwangsführung von Kontakten kann mit unterschiedlicher Funktionalität ausgestattet sein. Die nachstehende Differenzierung wurde bereits Mitte der 70´er Jahre eingeführt (neu hinzugekommen ist Teil-Zwangsführung, fehlertolerant).

Öffnerbewegung, die nach festgelegten Bedingungen sicherstellt, dass alle Kontakte in offener Stellung sind, wenn sich das Bedienteil in der Stellung befindet, die der Offenstellung des Kontaktes entspricht (IEV 441-16-09 mod). Sie ist die Ausführung einer Kontakttrennung als direktes Ergebnis einer festgelegten Bewegung des Betätigungsorgan über nicht federnde Teile. Ist das zwangsöffnende Schaltglied eines Wechslers, darf nur ein Schaltglied des Wechslers verwendet werden.
Anmerkung: In der EN 50205, Abschnitt 4.2 ist eine entsprechende Beschränkung im Zusammenhang mit der Verwendung von Wechslern formuliert. Konstruktiv als Wechsler ausgeführte Kontakte dürfen im Sinne der Zwangsführung nur entweder als Öffner oder als Schließer verwendet werden.