Whitepaper: Entlüftung von abgedichteten (waschbaren) Relais (die mit Entlüftungen versehen sind)

• Belüftungsöffnungen können entweder ein kleines Loch sein, das mit einer Klebebandabdichtung abgedeckt ist, oder ein kleiner zylindrischer Kunststoffstift (als „Entlüftungsfeder“ bezeichnet). 
• Bandöffnungen können überall außer auf der Leiterplattenmontageoberfläche aufgestellt werden und sollten nach der Verarbeitung durch Abschälen des Bandes geöffnet werden. 
• Die Entlüftungsöffnungen des Stift-/Federtyps befinden sich normalerweise in einer kleinen Vertiefung – typischerweise auf der Oberseite des Relais gegenüber der Montagefläche – können aber überall angebracht werden. 
• Belüftungsöffnungen des Stifttyps werden entfernt, indem Sie den Stift mit einer scharfen Messerklinge schneiden oder ihn mit einem kleinen scharfkantigen Werkzeug wie einem Schraubendreher abbrechen. Ein seitliches Ablenken des Stifts führt zum Bruch des Stifts, der das kleine Entlüftungsloch verlässt. 
• Es sollte darauf geachtet werden, dass der Kunststoff nicht in das Loch eindringt oder in das Loch verschmiert wird, etwa durch eine Beschichtung oder eine andere Verunreinigung, die sich auf der Relaisoberfläche befinden könnte, was zu einer Verengung des Luftstroms durch die Entlüftung führen würde.

Es gibt zwei Hauptauswirkungen/Zustände, die auftreten können, wenn abgedichtete Relais vor dem elektrischen Gebrauch nicht ordnungsgemäß entlüftet werden): 1) mögliches Versagen der Isolierung und 2) verringerte Kontakt-Schaltlebensdauer.

Die „Nennlebensdauer“ des Relais berücksichtigt diese Effekte, sodass keiner der beiden Zustände während der Nennlebensdauer bei einer bestimmten Belastung auftreten sollte. Wenn das abgedichtete Relais jedoch nicht entlüftet wird oder wenn es über die Nennlebensdauer hinaus bis zum tatsächlichen Ausfall betrieben wird, können beide Zustände auftreten.

Wenn Relaiskontakte eine Spannung und einen Strom schalten, die ausreichen, um einen Lichtbogen zu erzeugen, führt die Lichtbogenbildung der Kontakte zur Bildung von Metalldampf, Ozon, Kohlenstoff und anderen Verunreinigungen. Dies steigt mit höherem Laststrom, Spannung und Temperatur.

Diese Verunreinigungen fallen oder kondensieren dann auf den Innenflächen des Relais. Da diese Verunreinigungen leicht leitfähig sein können, können sie zu einem Leckstrompfad zwischen elektrisch lebenden Teilen im Relais führen. Dies ist besonders dann von entscheidender Bedeutung, wenn sich ein solcher Weg auf der Kunststoffoberfläche zwischen Relaiskontakten oder Klemmen bildet.

Die fortgesetzte Ansammlung dieser Verunreinigungen kann zu einer Erhöhung des Stromflusses über isolierte Oberflächen führen – was eine Kohlenstoffspur mit abnehmendem Widerstand im Laufe der Zeit bilden kann. Letztendlich kann dieser Weg genügend Strom leiten, um den Kunststoff zum Schmelzen oder schließlich zum Verkohlen zu bringen, was zu einer strukturellen Beeinträchtigung der Relaisfunktion und in schweren Fällen zu einem Brand führen kann.

Die oben beschriebene Kontaktaufnahme führt auch zu einer kontaminierten, ionenreichen Umgebung im Relais, die die Länge des Schaltlichtbogens erhöht. Dies führt zu einer beschleunigten Kontakterosion und der Entstehung von mehr Verunreinigungen.

Schließlich wird der Relaiskontakt so lange erodieren, bis er keinen Kontakt mehr herstellt, was zu einem offenen Stromkreis (Schließfehler) oder zu einer so geringen Kontaktkraft führen kann, dass der Kontakt verschweißt, wenn er den Laststrom einschaltet (Öffnerfehler).

Die Kontaktzeit kann bei einigen Relais auf 20 bis 50 % des Nennwertes reduziert werden. Dieser Effekt hängt weitgehend davon ab, wie prozentig der Nennstrom zusammen mit den Umgebungstemperaturbedingungen geschaltet wird.

Das Entlüften eines versiegelten Relais ermöglicht eine natürliche „Atmung“ des Relais und trägt so zur Verringerung des Schadstoffaufbaus bei, was zur Reduzierung/Eliminierung der oben genannten beschleunigten Ausfallmodi führt.

Bemerkenswert ist, dass die meisten Prüfungen der Agentur und internen Zuverlässigkeitsprüfungen an abgedichteten Relais bei ordnungsgemäß entlüftetem Relais durchgeführt werden.  

Unter besonderen Bedingungen für bestimmte Anwendungen kann empfohlen werden, abgedichtete Relais nicht zu entlüften. Zu diesen Bedingungen zählen u. a.: 

• Viel weniger als der volle Nennkontaktstrom. 
• Niedrige Kontaktspannungen und/oder Ströme 
• Niedrige Umgebungstemperaturen 
• Niedrige Schaltrate und geringe Anzahl von Lebensdauer-Schaltvorgängen, die in der Anwendung erwartet werden. 
• Der Bedarf an geringem Kontaktwiderstand bei Niederspannung und Strom – vor allem in stark kontaminierten Umgebungen. 
• Betrieb bei geringen bis mittleren Kontaktbelastungen in einer schmutzigen Umgebung (Staub, Fett, Salzluft, städtische Verschmutzung usw.) 
• Das Aufbringen einer Sprüh- oder Tauchkonformitätsbeschichtung auf Relais, die auf einer Leiterplatte montiert sind, bei denen der Bereich der Entlüftungsspitze des Relais nicht verdeckt ist

TE Engineering sollte immer konsultiert werden, um den Antrag zu prüfen, bevor versiegelte Relais im abgedichteten, unbelüfteten Zustand während des Betriebs verwendet werden.