Relais, Schützen
M1-LF2 / Systemtechnik: Relais, Schützen
M1-LF2 / Systemtechnik: Relais, Schützen
Wo werden Relai, und wo werden Schützen eingesetzt?
Relais werden für kleinere Schaltleistungen eingesetzt
Schützen werden für grössere Schaltleistungen eingesetzt
Welche Faktoren führen bei einem Relais / Schütz zu höheren Übergangswiederständen?
Eigenwiderstand (Berührungsfläche der Kontakte, Querschnitt interne Leiter)
Fremdwiderstand (Verunreinigung)
Welche Anforderungen haben Schaltkontakte in Relais und Schützen?
- müssen unter allen Betriebsbedingen den Bemessungsstrom führen können.
- gute Wärmeleitfähigkeit
- geringe Neigung zu Verschweissung
- hohe mech. Festigkeit
- chemische Beständigkeit
Welche Materialien werden für den Bau von Kontakten Eingesetzt?
Silber – Kadmium (verhindert Kleben)
Silber – Palladium (chemische Beständigkeit)
Silber – Wolfram (Abbrand fest)
Silber – Kupfer, Silber – Nickel (mest bei kleinen Kontaktflächen)
Beim Öffnen und Schliessen der Stromkreise entstehen Abriss- und Schliessfunken,
diese sind abhängig von..?
- Der Spannung
- Des Stromes
- Der Induktivität der Stromkreises
- Stromdichte (Führt zu Höheren Lichtbogentemperaturen -> Zerstörung der Kontakte)
Wo ist der Lichtbogen grösser (AC oder DC) und warum?
- ist bei DC grösser als bei AC
- bei AC ist die Lichtbogenlöschung einfacher wegen dem Nulldurchgang
Welches sind die meist verwendeten Arten von Lichtbogenlöschung?
- Lichbogenlöschbleche
- Blasmagneten
Was bedeutet folgende Aufschrift auf einem Schütz?
30 -> Hauptkontakte 3 Schliesser 0 Öffner
10 -> Hilfskontakte 1 Schliesser 0 Öffner
Welche Kriterien sind bei der Auswahl von Relais und Schützen zu achten?
- Bemessungsspannung
- Bemessungsstrom (max. Dauerstrom)
- Schaltvermögen
- Schalthäufigkeit (Anzahl Schaltungen pro Std.)
- Schaltbedingungen (Tippbetrieb, Gegenstrombetrieb)
- Lebensdauer
- Schutzarten
Welche Relaistypen werden unterschieden?
- Gleichstrom und Wechselstromrelais
- Monostabile Relais: Kehren beim Unterbruch der Spannung in ihre Ruhelage
zurück.
- Bistabile Relais: Behalten bei Spannungsunterbruch ihren Schaltzustand bei.
- Neutrale Relais
- Gepolte Relais
- Remanenzrelais (kurzer Impuls; Ein – Aus)
- Schrittschaltrelais (mechanisch oder elektronisch)
- Halbleiterrelais
- Reed Relais
Was sind gepolte Relais?
gepolte Relais: haben einen Permanentmagnet im Magnetsystem integriert.
Was sind ungepolte Relais?
ungepolte Relais: der magn. Fluss wird allein durch die Spule erzeugt.
Wie sind Wechselstromrelais Auftgebaut?
- sind aufgebaut wie ungepolte Gleichstromrelais.
- da der magn. Fluss dauernd Grösse und Richtung ändern, würden flinke Relais flackern (anziehen und abfallen) brummen desshalb wird im Eisenkern ein Kurzschlussring eingebaut. Der mang. Fluss ist gegenüber dem Hauptfluss um 90° phasenverschoben, somit ist immer ein Magnetfeld vorhanden und der Anker bleibt angezogen.
- besitzen einen Eisenkern aus Lamellen (geblecht) wegen Wirbelströmen.
Erkläre das Remanenzrealais.
- werden durch einen kurzen Impuls ein- und ausgeschaltet.
- das Kernmaterial hat eine grosse magn. Remanenz, der Anker bleibt kleben.
- Ausschaltung erfolgt mit Gleichstromimpuls in umgekehrter Richtung oder mit
Wechselspannung.
- Einsatz als Speicherschaltung bei Spannungsunterbruch.
Was sind die Eingenschaften und Vorteile / Nachteile von Halbleiterrelais?
Aufbau:
-> sind aus Halbleitermaterial, Transistoren-Prinzip.
-> Steuerstrom / Steuerspannung im Steuerkanal öffnen den Hauptkanal.
Vorteile:
+ keine mechanische Teile.
+ hohe Schaltgeschwindigkeit.
Nachteile:
- keine galvanische Trennung.
Erkläre die Gepolten Relais und für welche Stromarte werden sie eingesetzt?
Aufbau:
-> werden nur für DC Eingesetzt
-> schalten stromrichtungsabhängig.
-> magn. Kreis besteht aus einem Dauermagnet und meist 2 Spulen.
-> je nach Stromrichtung in der Erregerwicklung wird das mang. Feld auf der einen Seite verstärkt und der andern geschwächt.
-> Anker kann 2 Betriebsstellungen einnehmen.
-> steht keine Spannung an, geht der Anker in neutrale Stellung.
Vorteile:
+ kleine Erregerenergie
+ kleiner Einschaltstrom.
Erkläre die Reed Relais sowie Vorteile.
Aufbau:
-> Kontakt in Glasrohr und mit Schutzgas gefüllt
-> Kontakte werden direkt vom Magnetfeld der Spule betätigt
-> Kontaktzungen sind aus ferromagnetischem Material
Vorteile:
+ unempfindlich gegen äussere Einflüsse
+ hohe Kontaktsicherheit
+ lange Lebensdauer
+ kurze Schaltzeit
Faustformeln für Einschaltströme bei:
AC Relais?
DC Relais?
Sparlampen und LED?
- Relais AC ca. 7 - 8 fache von IN
- Relais DC ca. Haltestrom
- Sparlampe und LED bis 100 x IN bei 100 – 300 ms (bis 1`000 fache im µs - Bereich)
Welche Probleme könne aufgrund von Einschaltströmen auftreten?
Welche Massnahmen kann man dagegen treffen?
Probleme:
- Auslösen des Überstromunterbrechers
- Verbrennen von Relaiskontakten
- Motoren mit grossem Anlaufstrom können beim Start die Spannung im Hilfsstromkreis unter die minimale Haltespannung senken -> Schütz / Relais fällt ab.
Massnahmen:
- Relais mit Nulldurchgangs-Schaltung (verhindert Lichbogen und somit den Abbrand)
- Die Last Reduzieren oder auf zwei Kreise unterteilen
- Immer die richtige AC / DC Gebrauchskategorien verwenden (AC1, AC2, AC8a, etc.)
Ab wieviel Relais ist es aus Kostengründen (Material + Arbeit) günstiger eine Mini SPS wie Logo oder Easy Eaton einzusetzen?
- Ab 4 - 5 Relais ist ein Siemens Logo oder Easy Eaton evtl. günstiger als eine Relaissteuerung.
- Relaissteuerungen werden zunehmend durch Mini-SPS abgelöst.
Nenne die Bauteile eines Schütz.
siehe Bild
Welche Bauformen des Kerns, Anker eines Schützes/ Relais gibt es?
- Klappanker (Relais)
- Kernmagnetanker
- Tauchanker (DC-Schütze)
- Magnetmantelsystem (Leistungsschütze)
Was ist an einem Kern eines AC-Schütz speziell?
- Der Anker (Kern) besteht wegen Wirbelstromverlust aus lamelliertem Eisenblech.
- Damit der Anker wegen der Remanenz nicht kleben bleibt, ist beim mittleren Schenkel ein Luftspalt.
Nenne Ursachen warum ein Schütz kleben bleiben kann.
- Bei langen Steuerleitungen kann Schütz kleben bleiben
- Leitungskapazität
- hohe Steuerspannung
- kleiner Haltestrom des Schützes
- Schütz mit niedriger Abfallspannung
- Induktionen
Von welchen Faktoren ist die maximale Leitungslänge für Schützen abhängig?
- Halteleistung der Spule VA (je grösser die Halteleistung desto länger darf die Leitung sein).
- Bemessungsspannung der Spule (meist unveränderbar)
Nenne die wichtigsten Gebrauchskategorien nach EN60947 für Wechselstromschütze
AC 1
AC 2
AC 3
AC 4
AC 5a
AC 5b
AC 6a
AC 6b
AC 8a
AC 8b
AC 11
AC 1 - nicht oder schwach induktive Last, Widerstandsöfen
AC 2 - Schleifringläufermotoren: anlassen, ausschalten
AC 3 - Kurzschlussankermotor: anlassen, ausschalten während des Laufens
AC 4 - Kurzschlussankermotor: anlassen, gegenstrombremsen, tippen
AC 5a - schalten von Gasentladungslampen
AC 5b - schalten von Glühlampen
AC 6a - schalten von Trafo
AC 6b - schalten von Kondensatoren
AC 8a - schalten von gekapselten Kühlkompressoren mit manueller Rückstellung des Überstromauslösers
AC 8b - schalten von gekapselten Kühlkompressoren mit automatischer Rückstellung des Überstromauslösers
AC 11 - Steuerkontakte für magn. Verbraucher (Schützenspulen, Magnetventile)
Nenne die wichtigsten Gebrauchskategorien nach EN60947 für Gleichstromschütze
DC 1
DC 3
DC 5
DC 6
DC 1 - nicht oder schwach induktive Last, Widerstandsöfen
DC 3 - Nebenschlussmotoren: anlassen, Gegenstrombremse, tippen
DC 5 - Reihenschlussmotor: anlassen, Gegenstrombremse, tippen
DC 6 - schalten von Glühlampen
Aus welchen Bauteilen bestehen Elektronische Schütze?
Elektronische Schütze sind aus Bauteilen der Leistungselektronik (Triacs).
- Leistungsteil
- Steuerteil
- Schutzschaltung
- evtl. thermischer Auslöser
Nenne die Vor und Nachteile von Elektronischen Schützen.
Vorteile:
+ sehr hohe Lebensdauer
+ sehr hohe Schalthäufigkeit, sehr schnelle Schaltungen möglich, Schaltungen im Nulldurchgang möglich
+ erschütterungssicher
+ geräuschlos
+ geringe Schaltverzögerung
+ keine bewegliche Teile, keine Wartung
+ Einsatz in Ex-Räumen
Nachteile:
- relativ grosse Abmessung
- hohe Verlustleistung im Ein-Zustand
- keine galvanische Trennung im Aus-Zustand
- empfindlich gegen hohe Spannungsspitzen
- benötigen für den Schutz spezielle Sicherungen
- relativ hoher Preis
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Flashcards
Wo werden Relai, und wo werden Schützen eingesetzt?
Relais werden für kleinere Schaltleistungen eingesetzt
Schützen werden für grössere Schaltleistungen eingesetzt
Welche Faktoren führen bei einem Relais / Schütz zu höheren Übergangswiederständen?
Eigenwiderstand (Berührungsfläche der Kontakte, Querschnitt interne Leiter)
Fremdwiderstand (Verunreinigung)
Welche Anforderungen haben Schaltkontakte in Relais und Schützen?
- müssen unter allen Betriebsbedingen den Bemessungsstrom führen können.
- gute Wärmeleitfähigkeit
- geringe Neigung zu Verschweissung
- hohe mech. Festigkeit
- chemische Beständigkeit
Welche Materialien werden für den Bau von Kontakten Eingesetzt?
Silber – Kadmium (verhindert Kleben)
Silber – Palladium (chemische Beständigkeit)
Silber – Wolfram (Abbrand fest)
Silber – Kupfer, Silber – Nickel (mest bei kleinen Kontaktflächen)
Beim Öffnen und Schliessen der Stromkreise entstehen Abriss- und Schliessfunken,
diese sind abhängig von..?
- Der Spannung
- Des Stromes
- Der Induktivität der Stromkreises
- Stromdichte (Führt zu Höheren Lichtbogentemperaturen -> Zerstörung der Kontakte)
Wo ist der Lichtbogen grösser (AC oder DC) und warum?
- ist bei DC grösser als bei AC
- bei AC ist die Lichtbogenlöschung einfacher wegen dem Nulldurchgang
Welches sind die meist verwendeten Arten von Lichtbogenlöschung?
- Lichbogenlöschbleche
- Blasmagneten
Was bedeutet folgende Aufschrift auf einem Schütz?
30 -> Hauptkontakte 3 Schliesser 0 Öffner
10 -> Hilfskontakte 1 Schliesser 0 Öffner
Welche Kriterien sind bei der Auswahl von Relais und Schützen zu achten?
- Bemessungsspannung
- Bemessungsstrom (max. Dauerstrom)
- Schaltvermögen
- Schalthäufigkeit (Anzahl Schaltungen pro Std.)
- Schaltbedingungen (Tippbetrieb, Gegenstrombetrieb)
- Lebensdauer
- Schutzarten
Welche Relaistypen werden unterschieden?
- Gleichstrom und Wechselstromrelais
- Monostabile Relais: Kehren beim Unterbruch der Spannung in ihre Ruhelage
zurück.
- Bistabile Relais: Behalten bei Spannungsunterbruch ihren Schaltzustand bei.
- Neutrale Relais
- Gepolte Relais
- Remanenzrelais (kurzer Impuls; Ein – Aus)
- Schrittschaltrelais (mechanisch oder elektronisch)
- Halbleiterrelais
- Reed Relais
Was sind gepolte Relais?
gepolte Relais: haben einen Permanentmagnet im Magnetsystem integriert.
Was sind ungepolte Relais?
ungepolte Relais: der magn. Fluss wird allein durch die Spule erzeugt.
Wie sind Wechselstromrelais Auftgebaut?
- sind aufgebaut wie ungepolte Gleichstromrelais.
- da der magn. Fluss dauernd Grösse und Richtung ändern, würden flinke Relais flackern (anziehen und abfallen) brummen desshalb wird im Eisenkern ein Kurzschlussring eingebaut. Der mang. Fluss ist gegenüber dem Hauptfluss um 90° phasenverschoben, somit ist immer ein Magnetfeld vorhanden und der Anker bleibt angezogen.
- besitzen einen Eisenkern aus Lamellen (geblecht) wegen Wirbelströmen.
Erkläre das Remanenzrealais.
- werden durch einen kurzen Impuls ein- und ausgeschaltet.
- das Kernmaterial hat eine grosse magn. Remanenz, der Anker bleibt kleben.
- Ausschaltung erfolgt mit Gleichstromimpuls in umgekehrter Richtung oder mit
Wechselspannung.
- Einsatz als Speicherschaltung bei Spannungsunterbruch.
Was sind die Eingenschaften und Vorteile / Nachteile von Halbleiterrelais?
Aufbau:
-> sind aus Halbleitermaterial, Transistoren-Prinzip.
-> Steuerstrom / Steuerspannung im Steuerkanal öffnen den Hauptkanal.
Vorteile:
+ keine mechanische Teile.
+ hohe Schaltgeschwindigkeit.
Nachteile:
- keine galvanische Trennung.
Erkläre die Gepolten Relais und für welche Stromarte werden sie eingesetzt?
Aufbau:
-> werden nur für DC Eingesetzt
-> schalten stromrichtungsabhängig.
-> magn. Kreis besteht aus einem Dauermagnet und meist 2 Spulen.
-> je nach Stromrichtung in der Erregerwicklung wird das mang. Feld auf der einen Seite verstärkt und der andern geschwächt.
-> Anker kann 2 Betriebsstellungen einnehmen.
-> steht keine Spannung an, geht der Anker in neutrale Stellung.
Vorteile:
+ kleine Erregerenergie
+ kleiner Einschaltstrom.
Erkläre die Reed Relais sowie Vorteile.
Aufbau:
-> Kontakt in Glasrohr und mit Schutzgas gefüllt
-> Kontakte werden direkt vom Magnetfeld der Spule betätigt
-> Kontaktzungen sind aus ferromagnetischem Material
Vorteile:
+ unempfindlich gegen äussere Einflüsse
+ hohe Kontaktsicherheit
+ lange Lebensdauer
+ kurze Schaltzeit
Faustformeln für Einschaltströme bei:
AC Relais?
DC Relais?
Sparlampen und LED?
- Relais AC ca. 7 - 8 fache von IN
- Relais DC ca. Haltestrom
- Sparlampe und LED bis 100 x IN bei 100 – 300 ms (bis 1`000 fache im µs - Bereich)
Welche Probleme könne aufgrund von Einschaltströmen auftreten?
Welche Massnahmen kann man dagegen treffen?
Probleme:
- Auslösen des Überstromunterbrechers
- Verbrennen von Relaiskontakten
- Motoren mit grossem Anlaufstrom können beim Start die Spannung im Hilfsstromkreis unter die minimale Haltespannung senken -> Schütz / Relais fällt ab.
Massnahmen:
- Relais mit Nulldurchgangs-Schaltung (verhindert Lichbogen und somit den Abbrand)
- Die Last Reduzieren oder auf zwei Kreise unterteilen
- Immer die richtige AC / DC Gebrauchskategorien verwenden (AC1, AC2, AC8a, etc.)
Ab wieviel Relais ist es aus Kostengründen (Material + Arbeit) günstiger eine Mini SPS wie Logo oder Easy Eaton einzusetzen?
- Ab 4 - 5 Relais ist ein Siemens Logo oder Easy Eaton evtl. günstiger als eine Relaissteuerung.
- Relaissteuerungen werden zunehmend durch Mini-SPS abgelöst.
Nenne die Bauteile eines Schütz.
siehe Bild
Welche Bauformen des Kerns, Anker eines Schützes/ Relais gibt es?
- Klappanker (Relais)
- Kernmagnetanker
- Tauchanker (DC-Schütze)
- Magnetmantelsystem (Leistungsschütze)
Was ist an einem Kern eines AC-Schütz speziell?
- Der Anker (Kern) besteht wegen Wirbelstromverlust aus lamelliertem Eisenblech.
- Damit der Anker wegen der Remanenz nicht kleben bleibt, ist beim mittleren Schenkel ein Luftspalt.
Nenne Ursachen warum ein Schütz kleben bleiben kann.
- Bei langen Steuerleitungen kann Schütz kleben bleiben
- Leitungskapazität
- hohe Steuerspannung
- kleiner Haltestrom des Schützes
- Schütz mit niedriger Abfallspannung
- Induktionen
Von welchen Faktoren ist die maximale Leitungslänge für Schützen abhängig?
- Halteleistung der Spule VA (je grösser die Halteleistung desto länger darf die Leitung sein).
- Bemessungsspannung der Spule (meist unveränderbar)
Nenne die wichtigsten Gebrauchskategorien nach EN60947 für Wechselstromschütze
AC 1
AC 2
AC 3
AC 4
AC 5a
AC 5b
AC 6a
AC 6b
AC 8a
AC 8b
AC 11
AC 1 - nicht oder schwach induktive Last, Widerstandsöfen
AC 2 - Schleifringläufermotoren: anlassen, ausschalten
AC 3 - Kurzschlussankermotor: anlassen, ausschalten während des Laufens
AC 4 - Kurzschlussankermotor: anlassen, gegenstrombremsen, tippen
AC 5a - schalten von Gasentladungslampen
AC 5b - schalten von Glühlampen
AC 6a - schalten von Trafo
AC 6b - schalten von Kondensatoren
AC 8a - schalten von gekapselten Kühlkompressoren mit manueller Rückstellung des Überstromauslösers
AC 8b - schalten von gekapselten Kühlkompressoren mit automatischer Rückstellung des Überstromauslösers
AC 11 - Steuerkontakte für magn. Verbraucher (Schützenspulen, Magnetventile)
Nenne die wichtigsten Gebrauchskategorien nach EN60947 für Gleichstromschütze
DC 1
DC 3
DC 5
DC 6
DC 1 - nicht oder schwach induktive Last, Widerstandsöfen
DC 3 - Nebenschlussmotoren: anlassen, Gegenstrombremse, tippen
DC 5 - Reihenschlussmotor: anlassen, Gegenstrombremse, tippen
DC 6 - schalten von Glühlampen
Aus welchen Bauteilen bestehen Elektronische Schütze?
Elektronische Schütze sind aus Bauteilen der Leistungselektronik (Triacs).
- Leistungsteil
- Steuerteil
- Schutzschaltung
- evtl. thermischer Auslöser
Nenne die Vor und Nachteile von Elektronischen Schützen.
Vorteile:
+ sehr hohe Lebensdauer
+ sehr hohe Schalthäufigkeit, sehr schnelle Schaltungen möglich, Schaltungen im Nulldurchgang möglich
+ erschütterungssicher
+ geräuschlos
+ geringe Schaltverzögerung
+ keine bewegliche Teile, keine Wartung
+ Einsatz in Ex-Räumen
Nachteile:
- relativ grosse Abmessung
- hohe Verlustleistung im Ein-Zustand
- keine galvanische Trennung im Aus-Zustand
- empfindlich gegen hohe Spannungsspitzen
- benötigen für den Schutz spezielle Sicherungen
- relativ hoher Preis
