Was ist ein Verriegelungsrelais?

Selbsthaltende Relais behalten ihren Zustand bei, nachdem sie betätigt wurden, ohne dass eine kontinuierliche Stromversorgung erforderlich ist. Das macht sie sehr effizient für Anwendungen, bei denen Stromsparen entscheidend ist. Sie zeichnen sich durch ihren bistabilen Betrieb aus, d. h. sie haben zwei stabile Positionen: gesetzt (ein) und zurückgesetzt (aus). Dieser Artikel befasst sich mit der Funktionsweise von Selbsthalterelais, ihren Vorteilen und verschiedenen Anwendungen.

Inhaltsübersicht

• Selbsthaltendes Relais Verständnis
• Merkmale
• Selbsthaltende Relais-Typen
• Funktionsweise von Selbsthalterelais
• Auswahlkriterium
• Anwendungen
• Unterschied zwischen selbsthaltenden und nicht selbsthaltenden Relais
• FAQs

Selbsthaltendes Relais Verständnis

Lesen Sie unseren Artikel Relaistypen für weitere Informationen über die verschiedenen Relaistypen.

Ein selbsthaltendes Relais behält seinen letzten Zustand oder seine letzte Stellung bei, auch wenn das Signal, das es aktiviert hat, nicht mehr anliegt. Er kann ohne konstante Stromversorgung ein- oder ausgeschaltet bleiben. Sobald sie ausgelöst wird, wird sie in ihrer Position "verriegelt". Das selbsthaltende Relais kann manuell, ferngesteuert, durch Impulse oder über verschiedene Steuereingänge betätigt werden.

Aufgrund seiner Fähigkeit, in der zuletzt eingenommenen Stellung zu verbleiben, und seines auf kurzen Stromimpulsen basierenden Betriebs ist das selbsthaltende Relais unter mehreren anderen Namen bekannt:

• Speicher-Relais
• Bi-stabiles Relais
• Relais bleiben
• Impulsrelais

Merkmale

Verriegelungsrelais haben mehrere Vorteile:

• Niedriger Energieverbrauch
• Minimale Wärmeentwicklung in Relaisspule und Schaltkreis
• Rationalisierte Schaltkreise, die weniger Komponenten erfordern
• Schneller Betrieb und zuverlässige Leistung, auch bei Stromausfällen

Selbsthaltende Relais-Typen

• Einzelspule und Doppelspule: Dies ist die gängigste Art, bei der die Kontakte durch Elektromagnetismus in ihrer Position gehalten werden.
  • Der Einzelspulentyp erfordert einen Stromimpuls in eine Richtung zur Aktivierung und einen weiteren in die entgegengesetzte Richtung zur Rückstellung.
  • Der Doppelspulentyp steuert einen Zustand (Aktivierung oder Reset), unabhängig von der Polarität (wird im nächsten Abschnitt behandelt).
• Magnetic: Magnetisch selbsthaltende Relais verwenden Dauermagnete, um ihre Position nach der Betätigung beizubehalten. Sie können entweder mit einer oder mit zwei Spulen betrieben werden. Der Permanentmagnet hält den Anker in der letzten Position, in die er von der Spule bewegt wurde.
• Mechanisch: Mechanische Verriegelungsrelais verwenden einen Sperrklinkenmechanismus, um die Position der Kontakte beizubehalten. Das Relais wird durch Bewegen der Sperrklinke mit einem Impuls an die Spule gesetzt oder zurückgesetzt.
• Elektronisch (Solid-State-Relais): Dabei handelt es sich nicht um herkömmliche elektromechanische Relais, sondern um Halbleiterbauelemente, die die Verriegelungsfunktion ohne bewegliche Teile ausführen. Sie erhalten ihren Zustand durch elektronische Schaltkreise und nicht durch einen mechanischen Mechanismus.

Funktionsweise von Selbsthalterelais

Der Funktionsmechanismus eines Selbsthalterelais ähnelt im Wesentlichen dem eines herkömmlichen Relais, mit dem entscheidenden Unterschied, dass es keine kontinuierliche Stromversorgung benötigt, um in einem erregten Zustand zu bleiben. Stromimpulse werden verwendet, um das Relais zu aktivieren (auszulösen) und zu deaktivieren (zurückzusetzen), wodurch der Übergang zwischen verschiedenen Zuständen oder Positionen erleichtert wird.

Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für eine selbsthaltende Relaisschaltung. Er verfügt über zwei Drucktasten - B1, um den Stromkreis zu schließen, und B2, um ihn zu unterbrechen. B1 ist der normalerweise offene Schalter (NO), während B2 der normalerweise geschlossene Schalter (NC) ist. Das bedeutet, dass sich B1 zunächst in einem offenen Zustand und B2 in einem geschlossenen Zustand befindet.

Aktivieren des Relais

1. Durch Drücken der Taste B1 wird der Stromkreis zwischen dem Pluspol, B1, Punkt A, Punkt B und dem Minuspol geschlossen.
2. Strom fließt durch die Spule und versorgt sie mit Energie. Dadurch entsteht ein magnetisches Feld.
3. Das Magnetfeld zieht den Anker im Inneren des Relais an. Der Anker bewegt sich, wodurch die Kontakte A-B und C-D verbunden werden.

Verriegelter Zustand

1. Wenn Sie die Taste B1 loslassen, wird der Stromkreis nicht unterbrochen. Auch wenn B1 offen ist, kann der Strom über den alternativen Pfad durch die Spule fließen: Pluspol, B2, Punkt B, Punkt A und Minuspol.
2. Die Kontakte A und B bleiben verbunden, ebenso wie C und D. Dadurch bleibt die Spule erregt und das Relais bleibt im aktivierten Zustand verriegelt.

Deaktivieren des Relais

1. Durch Drücken der Taste B2 wird der Stromkreis zwischen dem Pluspol und Punkt B geöffnet.
2. Der Stromfluss durch die Spule wird unterbrochen. Das Magnetfeld wird schwächer.
3. Die Armatur wird durch die Federkraft freigegeben. Die Kontakte A und B werden getrennt, gefolgt von C und D.
4. Der Stromkreis ist unterbrochen, und das Relais fällt ab.

Zusätzliche Punkte

• Die spezifische Kontaktkonfiguration (NO/NC) der Punkte A, B, C und D kann je nach Konstruktion und Anwendung des Relais variieren.
• Einige selbsthaltende Relais verfügen über eine Rücksetztaste, mit der das Relais manuell deaktiviert werden kann, ohne B2 zu drücken.

Lesen Sie unseren Artikel über die Verdrahtung von Relais, um weitere Informationen über den Anschluss der Klemmen eines herkömmlichen Relais zu erhalten.

Auswahlkriterium

Bei der Auswahl eines Verriegelungsrelais für eine Anwendung ist es wichtig, die spezifischen Anforderungen des Systems und die Umgebung, in der das Relais arbeiten soll, zu berücksichtigen.

1. Montageart: Verriegelungsrelais werden in der Regel auf DIN-Schienen oder unter Putz montiert. Ein auf einer DIN-Schiene montiertes Verriegelungsrelais hat einen Clip oder Adapter, der auf der Schiene selbst einrastet. Die Montage auf DIN-Schienen ist äußerst praktisch und ermöglicht eine einfache Installation und Neukonfiguration des Relais. Bei der Unterputzmontage ist das Gehäuse des Geräts in der Regel an der Wand oder Tafel befestigt, und nur die Frontplatte und die Funktionsteile sind sichtbar und zugänglich. Diese Methode sorgt für ein sauberes und unauffälliges Aussehen und kann einen gewissen Schutz gegen versehentliche Berührung oder Beschädigung bieten.

2. Physikalische Abmessungen
   1. Breite: Die Breite eines Verriegelungsrelais, die durch die Anzahl der Modulabstände definiert ist, bestimmt, wie viel Platz das Relais auf einer DIN-Schiene oder in einem Schaltschrank einnimmt. Der Modulabstand ist eine standardisierte Maßeinheit in der Elektroinstallation, wobei ein Modulabstand in der Regel 17,5 mm breit ist.
   2. Eingebaute Tiefe: Die Einbautiefe gibt an, wie weit das Relais nach dem Einbau in die Schalttafel oder den Schaltschrank hineinragt. Dieses Maß muss berücksichtigt werden, um genügend Freiraum hinter dem Relais für eine angemessene Belüftung, Verkabelung und Wartung zu gewährleisten.

3. Anzahl der Kontakte
   1. Normalerweise offene Kontakte: Die Anzahl der Schließerkontakte in einem Relais legt fest, wie viele getrennte Stromkreise in ihrem Standardzustand (stromlos) gesteuert werden können. Ein Relais mit einem Schließer bedeutet beispielsweise, dass der Kontakt offen ist, wenn er nicht erregt ist, und dass kein Strom durch ihn fließen kann.
   2. Normalerweise geschlossene Kontakte: Normalerweise geschlossene Kontakte sind das Gegenteil von normalerweise offenen Kontakten; sie lassen Strom fließen, wenn sich das Relais in seinem Standardzustand befindet.
   3. Umschaltkontakte: Wechsler, auch bekannt als Form C oder einpolige Umschaltkontakte (SPDT), können bei Betätigung zwischen Schließer- und Öffnerzustand wechseln. Sie bieten eine Möglichkeit, Strom von einem Stromkreis auf einen anderen umzuleiten.

4. Spannung und Frequenz
   1. Steuerspannung: Die Steuerspannung (Wechsel- oder Gleichspannung) ist die Höhe der Spannung, die für die Betätigung der Relaisspule erforderlich ist. Der angegebene Steuerspannungsbereich für ein Relais gibt die Mindest- und Höchstspannungen an, bei denen das Relais zuverlässig arbeiten kann.
   2. Häufigkeit: Der angegebene Frequenzbereich (z. B. 50 Hz bis 60 Hz) zeigt die Kompatibilität des Relais mit den Standard-Netzfrequenzen in verschiedenen Regionen an.
   3. Versorgungsspannung: Die Versorgungsspannung bezieht sich auf den Spannungspegel, bei dem die Kontakte des Relais eine Last schalten können. So ist beispielsweise ein Relais mit einer Versorgungsspannung von 230 V AC dafür ausgelegt, Lasten zu schalten, die mit dieser in vielen Wohn- und Geschäftsbereichen üblichen Netzspannung arbeiten.

5. Tragfähigkeit
   1. Es ist wichtig, die maximale Belastbarkeit des Relais mit den Typen und Konfigurationen der Beleuchtungskörper abzustimmen, die es betreiben soll. Um beispielsweise eine Gruppe von Glühbirnen zu steuern, die zusammen 1800 Watt verbrauchen, ist ein Relais mit einer maximalen Glühlampenbelastbarkeit von mehr als 1800 Watt erforderlich, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Ähnlich sollte das Relais für ein Leuchtstoffröhren-Beleuchtungssystem mit einer Gesamtlast von 450 VA eine maximale Belastbarkeit für Leuchtstoffröhren haben, die 450 VA überschreiten.

Anwendungen

Normale Relais, die nicht selbsthaltend sind, sind häufiger als selbsthaltende Relais, da viele Anwendungen erfordern, dass das Relais in einen Standardzustand zurückkehrt, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. In Kraftfahrzeugen werden Relais zum Beispiel zur Steuerung von Scheinwerfern, Scheibenwischern und anderen elektrischen Komponenten verwendet. Diese Relais müssen normalerweise in ihren Standardzustand zurückkehren, wenn das Fahrzeug abgestellt wird. Selbsthaltende Relais hingegen werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen der letzte Zustand auch dann beibehalten werden muss, wenn die Stromzufuhr zur Spule unterbrochen wird, wie z. B. bei Speicher- oder Zustandsspeicheranwendungen. Durch den Ersatz von mechanischen Standardschaltern durch selbsthaltende Relais werden weniger Betriebsanforderungen gestellt, was die Zuverlässigkeit erhöht und den Stromverbrauch reduziert.

Einige typische Anwendungen für selbsthaltende Relais sind:

• Zähler der Versorgungsunternehmen: Selbsthaltende Relais werden häufig in Strom-, Gas- und Wasserzählern eingesetzt, wo sie die Versorgung fernsteuern können, ohne dass eine konstante Stromversorgung der Relaisspule erforderlich ist.
• Batteriebetriebene Geräte: Geräte, die mit Batterien betrieben werden und Strom sparen müssen, wie z. B. tragbare medizinische Geräte, verwenden selbsthaltende Relais, um Schaltkreise ein- und auszuschalten, ohne dass die Batterie entladen wird, um das Relais in einem Zustand zu halten.
• Beleuchtungssteuerungssysteme: In intelligenten Beleuchtungssystemen oder in der Gebäudeautomatisierung können selbsthaltende Relais verwendet werden, um den Ein- und Ausschaltzustand von Lampen zu steuern, ohne dass eine kontinuierliche Stromversorgung erforderlich ist, was zu Energieeinsparungen führen kann.
• Sicherheitssysteme: Selbsthaltende Relais werden in einigen Sicherheitssystemen zur Steuerung von Schlössern oder anderen Sicherheitsvorrichtungen verwendet, so dass sie bei Stromunterbrechungen im letzten Zustand verbleiben können.

Es gibt jedoch einige Anwendungen, bei denen die Verwendung eines selbsthaltenden Relais nicht ideal ist:

• Häufiges Umschalten: Wenn die Anwendung ein ständiges Hin- und Herschalten erfordert, könnte ein normales Relais effizienter sein. Selbsthaltende Relais zeichnen sich durch die Aufrechterhaltung von Zuständen aus, nicht durch schnelle Änderungen.
• Einfache Ein/Aus-Steuerung: Für einfache Anwendungen wie das Ein- und Ausschalten von Lampen ist ein normales Relais oft ausreichend und kostengünstiger.
• Hochgeschwindigkeitsschaltung: Selbsthaltende Relais können etwas langsamere Schaltzeiten haben als manche Hochleistungsrelais. Ein normales Relais könnte besser sein, wenn die Anwendung extrem schnelles Schalten erfordert.

Unterschied zwischen selbsthaltenden und nicht selbsthaltenden Relais

Tabelle 1: Selbsthaltende vs. nicht selbsthaltende Relais

Selbsthaltendes Relais	Nicht selbsthaltendes Relais
Ein selbsthaltendes Relais bleibt in der letzten Stellung, in der es zuletzt mit Strom versorgt wurde.	Ein nicht selbsthaltendes Relais kehrt in seine normale Position zurück.
Geringer Stromverbrauch, der Strom wird nur während der Zustandsänderung benötigt	Höherer Stromverbrauch, d. h. die zur Aufrechterhaltung des Zustands erforderliche Leistung
Kann Einzel- oder Doppelspule haben	Hat in der Regel eine einzelne Spule
Geräuschloses Schalten	Geräuschvolle
Sie enthalten oft Anzeigeknöpfe, mit denen die Position des Relais manuell gesteuert werden kann.	Sie haben keine Knopffunktion
Komplexer aufgrund der staatlichen Vorratshaltung	Einfacheres Design
Teuer	Weniger kostspielig
Zu den Anwendungen gehören Speicherfunktionen und Alarmsysteme	Allgemeine Schaltanwendungen

Lesen Sie unseren Artikel Schütz vs. Relais, um mehr über die Unterschiede zwischen Relais und Schütz zu erfahren und um herauszufinden, wann man sich für eine Anwendung entscheiden sollte.

FAQs

Wofür werden Selbsthalterelais verwendet?

Selbsthaltende Relais werden zur Steuerung von Schaltkreisen mit minimalem Stromverbrauch eingesetzt und behalten ihren Zustand bei Stromausfall und in batteriebetriebenen oder ferngesteuerten Systemen bei.

Was ist ein selbsthaltendes DC-Relais?

Ein Gleichstrom-Selbsthalterelais ist eine Art von Selbsthalterelais, das mit einer Gleichstromquelle arbeitet.

Wo wird ein selbsthaltendes Relais verwendet?

Ein selbsthaltendes Relais wird häufig in batteriebetriebenen Geräten, energiesparenden Anwendungen, Fernsteuerungssystemen und in Situationen verwendet, in denen eine Stromkreissteuerung ohne konstante Stromversorgung erforderlich ist.