Hochvoltrelais: Hermetisch abgedichtet für raue Umgebungen
Hochvoltrelais sind elektromechanische Geräte, die zur Umschaltung auf Hochvoltsignale (> 1 kV) und in Hochfrequenzanwendungen verwendet werden. Diese Relais sind stark isoliert und bestehen aus festen Materialien, um die Kontaktlebensdauer zu erhöhen. Hochvoltrelais werden in vielen technischen Geräten eingesetzt, die Spannungen bis zu 10.000 V und Ströme bis zu 30 A erfordern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Relais befinden sich Hochvoltrelaisspulen außerhalb des Vakuums und weiter weg von den Kontakten.
Hochvoltrelais bieten einen niedrigen und stabilen Kontaktwiderstand über den Teilelebenszyklus. Diese Art von Relais bietet eine extrem gutes Größe-zu-Leistung-Verhältnis und Spannungswerte bis zu 70 kV DC und Nennströme bis 1.000 Ampere. Diese Überlastrelais sind auf die Unterbrechung von Gleichstromlasten ausgelegt und bieten gleichzeitig eine hohe Stoß- und Vibrationsbeständigkeit sowie die Fähigkeit, einem großen Bereich extremer Temperaturen standzuhalten. Sie beruhen auf denselben Prinzipien wie elektromechanische Relais, verfügen aber zusätzlich über Funktionen für den Einsatz in Hochvoltanwendungen. Die Kontakte werden normalerweise in einem Vakuum gehalten, das von Glas oder Keramik umgeben ist. Dadurch werden die Kontakte vor Lichtbögen geschützt. Zu beachten sind die hohen Leistungsspezifikationen, einschließlich maximaler Spannung und Isolationsfestigkeit. Hochvoltrelais können auf verschiedene Arten montiert werden, darunter Halterung (oder Flansch), DIN-Schiene, Panelmontage, Leiterplatte und Sockel.
e
e
e
Dieser Anwendungshinweis behandelt Probleme hinsichtlich der Methoden, mit denen elektromagnetische Relaisspulen entregt werden, speziell bei Verwendung eines Halbleiterschalters, sowie deren Auswirkung auf die Lebensdauer des Relais. Er befasst sich in erster Linie mit dem Abschaltzyklus des Relais und erörtert folgende Themen: 1) Die Anker- und Schaltdynamik des Relaissystems bei der Entregung der Spule 2) Das Auftreten von spuleninduzierten Spannungen 3) Techniken zum Schutz des Festkörperschalters 4) Die nachteilige Auswirkung einer einfachen Spulenunterdrückungsdiode auf die Schaltdynamik von Relais und die Kontaktlebensdauer 5) Das typische „Kleben“ zwischen Gegenkontakten und die reduzierte Fähigkeit zu öffnen, wenn Diodenunterdrückung verwendet wird 6) Wie die Zugabe einer Zenerdiode zu einer gewöhnlichen Diode sowohl Spannungsunterdrückung als auch zuverlässige Schaltleistung bieten kann Die Relais-Abschaltung oder der „Abfall“ in typischen Klapperrelais entwickelt sich normalerweise wie folgt: Wenn die Spulenversorgung unterbrochen wird, fällt der magnetische Fluss bis zu dem Punkt ab, an dem die abnehmende magnetische Haltekraft (Versuch, den Anker auf dem Sitz zu halten) unter die Federkräfte fällt (Versuch, den Anker zu lösen), und die Ankeröffnung beginnt. Mit fortschreitender Ankeröffnung nehmen die Federkräfte entsprechend der Ankerposition ab; die Gegenmagnetkraft nimmt jedoch sowohl mit der Ankerposition als auch mit dem Abfall des Spulenstroms ab (beides reduziert den Spulenmagnetfluss). Wenn der elektrische Strom in einer Relaisspule unterbrochen wird, kann eine induzierte Spannungsschwankung in der Größenordnung von Hunderten oder sogar Tausenden von Volt über dieser Spule erzeugt werden, wenn ihr magnetischer Fluss, der durch die Spulenwindungen verbunden ist, zusammenbricht. Diese induzierte Spannung erscheint zusammen mit der Spulenversorgungsspannung über dem Spulen-Unterbrechungsschalter in einem einfachen Reihenschaltkreis.
