Technischer Anhang/Glossar W
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Technischer Anhang/Glossar Inhalt Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang/Glossar Relaiskoppler und Halbleiterrelais – Vergleich W.2 Technischer Anhang: Relaiskoppler W.4 Glossar: Relaiskoppler W.8 Technischer Anhang: Halbleiterrelais W.28 Glossar: Halbleiterrelais W.36 W 1427040000 – 2013/2014 W.1 Technischer Anhang/Glossar Relaiskoppler und Halbleiterrelais – Vergleich Relaiskoppler und Halbleiterrelais – Vergleich Vorteile Elektromechanisches Relais (EMR) +Wechsel- und Gleichstrombetrieb im Laststromkreis möglich Universell einsetzbar (Vorteil als Schnittstelle zwischen unterschiedlichen Anlagenteilen) Beweglicher Kontakt + Kein Leckstrom im Laststromkreis Ein Halbleiter bewirkt keine 100 %-ige Trennung Anker Feste Kontakte + Geringe Restspannung im Laststromkreis Geringer Spannungsfall + Keine Verlustleistung im Laststromkreis Im Gegensatz zu dem Halbleiter im Optokoppler liegt bei den Kontakten des elektromechanischen Relais kein elektrischer Widerstand vor, der bei Belastung zur Erwärmung führt. Kühlkörper sind daher nicht nötig. + Mehrfachkontakte möglich Ein Steuersignal schaltet mehrere Laststromkreise. + Steuerstromkreis unempfindlich gegenüber Transienten *) Die Einschaltleistung der magnetischen Spule verhindert ungewollte Schaltvorgänge durch Spannungsschwankungen. Rückstellfeder Spule W *) detaillierte Erklärung des Begriffes siehe Glossar ab Seite W.8 W.2 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Relaiskoppler und Halbleiterrelais – Vergleich Die Wahl zwischen elektromechanischem und Halbleiterrelais erfolgt je nach Anforderung anhand der unterschiedlichen Vorteile der beiden Varianten: Vorteile Halbleiterrelais (SSR) Gehäuse Empfänger (Transistor) + Hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit Keine beweglichen Teile oder Verschleiß an Kontakten + Kleine Dimensionen Platzeinsparungen auf Leiterplatte und Tragschiene + Geringe Steuerleistung Es wird keine Mechanik bewegt sondern eine LED aktiviert + Kurze Ansprechzeiten Schnelles Schalten, dadurch hohe Frequenzen möglich + Kein Kontaktprellen Dadurch reduzierte Schaltverzögerung Sender (LED) + Keine Schaltgeräusche Geeignet für den Einsatz in geräuschempfindlichen Umgebungen + Unempfindlich gegenüber Schock und Vibrationen Verhindert ungewollte Schaltzustände +Keine elektromagnetischen Abstrahlungen durch Schaltfunken oder Spulen Keine Störung benachbarter Baugruppen oder elektronischer Bauteile W 1427040000 – 2013/2014 W.3 Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang: Relaiskoppler Relaiskoppler – Übersicht Historischer Hintergrund Der Begriff „Relais“ stand ursprünglich für eine Station, an welcher Postkutschen ihre Pferde wechseln konnten. Der englische Physiker Charles Wheatstone (1802–1875) gab dem Begriff Relais eine völlig andere Bedeutung. Zu Wheatstones Zeiten wurden abfahrende Züge am nächsten Bahnhof mit einem Klingelzeichnen signalisiert. Hierzu wurde eine Batterie auf dem ersten Bahnhof mit einer Klingel auf dem zweiten verbunden. Die Bahnhöfe lagen jedoch meist mehrere Kilometer auseinander, daher reichte die verbleibende Leistung am zweiten Bahnhof oft für ein Klingelläuten nicht aus. Wheatstone erfand eine Schaltvorrichtung, die am zweiten Bahnhof installiert wurde. Sie funktionierte auch bei geringer Stromzufuhr. Die Schaltvorrichtung schloss einen weiteren Stromkreis, der dann die Klingel betätigte. Das war die Geburtsstunde des elektromagnetischen Relais. Funktionsweise des Relais Ein Relais ist ein elektromagnetischer Schalter und besteht aus zwei galvanisch getrennten Stromkreisen. Erstens dem Steuerstromkreis und zweitens dem Arbeitsstromkreis mit dem Arbeitskontakt. Sobald der Steuerstromkreis mit der Steuerenergie beschaltet wird, erzeugt die Spule ein Magnetfeld im Kern/Joch und der Anker zieht an. Der Aktuator betätigt nun den Schalter am Ausgang, es schließt sich der Arbeitskontakt (Schließer) und der Ruhekontakt öffnet sich (Öffner). Beim Ausschalten des Steuerstromkreises baut sich das Magnetfeld ab und die Ankerrückstellfeder zieht den Anker in die Grundstellung zurück. Der Aktuator bewegt den Arbeitskontakt wieder in Ruhestellung, der Arbeitskontakt öffnet sich, der Ruhekontakt schließt sich. Isolation Actuator Joch W Spule Anker Kern Ankerrückstellfeder Spule Relaisbasis a W.4 u r A1 A2 Ein Relais bietet also die Option, mit geringen Leistungen – etwa Batteriespannungen – hohe Lasten zu schalten und als Schaltverstärker zu fungieren. Dank galvanischer Trennung zwischen Ein- und Ausgang eignet sich ein Relais ebenfalls dazu, bei Potentialunterschieden zwischen Steuer- und Arbeitsstromkreis eine Trennung zu realisieren. Verfügt ein Relais zudem über mehrere Arbeitskontakte, kann es auch als Signalvervielfältiger zum Einsatz kommen. Vom Relais zum Relaiskoppler Das Relais ist nicht für den direkten Einsatz im industriellen Umfeld konzipiert. Aus dem Bauteil „Relais“ machen erst zwei alternative Verfahrensweisen einen Relaiskoppler für industrielle Applikationen: Die Montage auf Leiterplatte – kombiniert mit entsprechender Montagetechnik und Beschaltung – oder das Aufstecken auf einem speziell ausgeführten Relaissockel. Die Bauform und Leistungsdaten des Relaiskopplers bestimmen in der Regel darüber, ob sich ein Relaiskoppler für eine Applikation eignet oder nicht. So sind beispielsweise Relaiskoppler mit aufgesteckten Relais für den Einsatz in stark schwingender Umgebung nur bedingt einsetzbar. Hier sind Relaiskoppler mit verlötetem Relais vorzuziehen. Niedrige, kompakte Bauformen, wie etwa die RIDERSERIES, kommen in Kleinverteilern zur Anwendung, die nur eine geringe Bauhöhe zulassen. Die TERMSERIES hingegen hilft, aufgrund ihrer schmalen Bauform, Platz im Schaltschrank zu sparen. Sichere Trennung Alle Betriebsmittel, die eine „Sichere Trennung“ gewährleisten sollen, gilt es so zu konstruieren, dass sie die Isolierung nicht beeinträchtigen, etwa durch mechanische Fehler. Tritt bei einem Relais ein mechanischer Fehler auf (verbogener Lötstift, ­gebrochener Wickeldraht oder Federbruch), muss dennoch die „Sichere Trennung“ garantiert sein. Relais werden gemäß EN 61810-1 spezifiziert und geprüft. In der Norm findet sich kein Hinweis auf EN 50178 (Ausrüstung von Starkstromanlagen mit elektronischen Betriebsmitteln), ebenfalls fehlt eine Definition der „Sicheren Trennung“. Erschwerend kommt hinzu, dass bei den für Relais angegebenen Prüfspannungen andere Messbedingungen vorliegen. Die Prüfspannungen lassen sich folglich nicht auf die Normen EN 50178 oder EN 61140 übertragen. Da Anwender gleichwohl vermehrt ­Betriebsmittel einsetzen, die eine „Sichere Trennung“ gewährleisten sollen, beziehen sich viele Relaishersteller auf EN 61140 und prüfen entsprechend. Dann stimmen die angegebenen Werte mit der „Sicheren Trennung“ überein. 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang: Relaiskoppler Normen Beschaltung der Spule Folgende Einzelnormen werden entsprechend den Anforderungen angewendet: In DC-Schaltkreisen erzeugt die Induktivität der Relaisspule im Abschaltmoment eine Abfallspannung, sie kann die vorgeschaltete Steuerelektronik beschädigen oder zerstören. Eine parallel zur Spule geschaltete Freilaufdiode begrenzt die Abfallspannung, schützt die Steuerelektronik und verhindert die Induktion der Abschaltspannung auf andere Signalleitungen. Relaiskoppler • DIN EN 50178: Ausrüstung von Starkstromanlagen mit elektronischen Betriebsmitteln Relais • DIN EN 61810-1: Elektromechanische Elementarrelais (Elektromechanische Elementarrelais ohne festgelegtes Zeitverhalten) Teil 1: Allgemeine und Sicherheitsgerichtete Anforderungen Relaissockel • DIN EN 61984 Steckverbinder – Sicherheitsanforderungen und Prüfungen EMV -Elektromagnetische Verträglichkeit DIN EN 61000-6-1 Teil 6-1: Fachgrundnormen, Störfestigkeit, Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereich sowie Kleinbetriebe DIN EN 61000-6-2 Teil 6-2: Fachgrundnormen, Störfestigkeit für Industriebetriebe Lange Zuleitungen unterliegen verstärkt elektrischen und elektromechanischen Einflüssen. Folge sind Funktionsstörungen oder gar der Ausfall der Relaisbausteine. Die eingestrahlten Störungen, aber auch die Leckströme von Ansteuerbaugruppen, können ebenso dazu führen, dass ein angesteuertes Relais nicht mehr abfällt. Da die Rückfallspannung normgerecht auf etwa 15 Prozent der Nennspannung begrenzt ist, kann die erzeugte Störspannung ausreichen, ein Ausschalten des Relais zu verhindern. Abhilfe schafft hier eine vorgeschaltete RC-Kombination, welche die Störeinflüsse herausfiltert, beziehungsweise die Störspannung kapazitiv belastet. In der TERMSERIES sind diese Vorbeschaltungen in der Elektronik ab Werk integriert, in der RIDERSERIES stehen sie optional als modulare Vorschaltelektronik zur Verfügung. Es gelten die gleichen Prinzipien wie bei den Schutzbeschaltungen der Kontakte. DIN EN 61000-6-3 Teil 6-3: Fachgrundnormen, Störaussendung, Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereich sowie Kleinbetriebe DIN EN 61000-6-4 Teil 6-4: Fachgrundnormen, Störaussendung für Industriebetriebe W 1427040000 – 2013/2014 W.5 Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang: Relaiskoppler Relaiskoppler – Übersicht Schalten von kleinen und großen Leistungen Schutzbeschaltung der Kontakte Grundsätzlich ist die Kontaktzuverlässigkeit eines Relais-Kontakts bei mittlerer Strombelastung durch die kontinuierliche Selbstreinigung am höchsten. Mit zunehmender Kontaktbelastung und damit verstärktem Abbrand der Kontakte, nimmt die Schaltzuverlässigkeit bei zunehmenden Schaltspielen ab. Die Lebensdauer reduziert sich. Bei sehr geringer Kontaktbelastung liegt durch fehlenden Abbrand der Kontakte zwar die RelaisLebensdauer nahe der mechanischen Lebensdauer, jedoch trägt die fehlende Selbstreinigung zu einer verringerten Kontaktzuverlässigkeit bei. Beim Schalten induktiver oder kapazitiver Lasten treten Schaltfunken auf, sie beeinflussen die elektrische Lebensdauer der Relais. Folgende Schutzbeschaltungen der Kontakte bieten einen verminderten Kontaktverschleiß: Zur sicheren Kontaktgabe bei kleinen Strömen, insbesondere wenn zusätzlich kleine Spannungen vorliegen, kommt es auf das gewählte Kontaktmaterial an. Kontakte aus SilberNickel, welches den Standard bei den meisten WeidmüllerRelais bildet, sind grundsätzlich ab ca. 10 mA geeignet. Derartige Breitbandkontakte schalten sowohl niedrige als auch höhere Ströme. Jedoch kommt es bei kleinen Strömen, bedingt durch Korrosion und fehlende Selbstreinigung, zu gelegentlichen ­Kontaktaussetzern. Je höher der Strom, umso zuverlässiger ­erfolgt die Kontaktgabe – dank Selbstreinigung. Silber-Nickel eignet sich als Kontaktmaterial für geringe Ströme/Spannungen. Es bietet allerdings nur eine mäßige Schaltzuverlässigkeit. Ist dies tolerabel, dann bieten konventionelle Standard-Relais eine preiswerte Lösung. Für Anwendungen, die eine gesteigerte Kontakt­ zuverlässigkeit bei kleinen Strömen/Spannungen verlangen, sind konventionelle Relais mit Hartgold-Kontakten vorzuziehen, da sie nicht korrodieren und somit zuverlässiger arbeiten. Wird höchste Schaltzuverlässigkeit, insbesondere bei ­kleinen Strömen/Spannungen gefordert, sind Relais keinesfalls erste Wahl. Weidmüller rät in derartigen Fällen zu Halbleiterrelais. Verschleiß und Abrieb, bedingt durch mechanische ­Bewegungen, sind bei Halbleiterrelais ausgeschlossen. W W.6 Diode – + Last US UD 1 2 t Freilaufdioden (DC) Freilaufdioden werden vor allem zum Schutz von Überspannung eingesetzt, die beim Abschalten einer induktiven Gleichspannungslast (Elektromotor, Relaisspule) durch Selbstinduktion auftreten. Auftretende Spannungsspitzen werden auf den Wert der Dioden-Durchlassspannung begrenzt und Überschreitungen über die Diode abgeleitet. Dies führt allerdings zu einer Verzögerung des Spannungsabfalls und damit des Schaltvorgangs. Vorteil:für alle Leistungen einsetzbar, geringe Überspannung, geringer Platzbedarf, preiswert Nachteil:sehr große Rückfallverzögerung Diode und Z-Diode – + Last US U ZD 1 2 t Zener-Diode / Suppressordiode (DC) Diese verhalten sich in Durchlassrichtung wie normale Dioden. In Sperrrichtung werden sie ab einer bestimmten Spannung (Durchbruchspannung) niederohmig. Hohe Überspannungsenergien können zur Zerstörung von Zener-Diode / Suppressordiode führen. Vorteil:geringe Überspannung (durch Z-Diode festgelegt), geringe Rückfallverzögerung Nachteil:nicht für große Leistungen anwendbar 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang: Relaiskoppler Varistor – + US (∼) (∼) Last VDR U VDR 1 2 t Varistor (AC/DC) Das Funktionsprinzip des Varistor basiert ebenfalls auf einer Durchbruchspannung, allerdings mit schnelleren Reaktionszeiten. Es können höhere Energien abgeleitet werden, die jedoch zu einer Alterung des Bauteils führen. Dies reduziert im Laufe der Zeit die Durchbruchspannung und erhöht den Leckstrom. Vorteil:geringe Überspannung, geringe Rückfallverzögerung Nachteil:höhere Strombelastung der Kontakte beim Einschalten, mit zunehmender Leistung aufwendiger und teurer RC-Kombination – + (∼) (∼) US R Last URC C 1 2 t RC-Glied (AC) Bei dem RC-Glied werden Spannungsspitzen über einen Kondensator kompensiert. Auf Grund der Lade- und Entladeeigenschaften werden Störimpulse nicht erst beim Erreichen der Überlast, sondern schon während des Ansteigens der Spannung herausgefiltert. Daher werden RC-Glieder auch zum Schutz vor Störimpulsen eingesetzt, um Fehlschaltungen auszuschließen. Vorteil: geringe Rückfallverzögerung, preiswert Nachteil:nicht für alle Betriebsspannungen und Leistungen verwendbar US = Spannungsverlauf 1 = Schließen 2 = Öffnen W 1427040000 – 2013/2014 W.7 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Glossar: Relaiskoppler A Abbrand Abmessung Materialverlust an den Kontakten durch Schalt-Lichtbögen Maßangaben in Millimeter. Länge Breite Höhe AC AC-Spule, Wechselspannungsspule Ansprechen Ansprech-/Abfallspannung AC/DC - Spule Anzahl Kontakte Anzugs-/Rückfallstrom AC/DC - Spule Art der Isolation Ausschaltvermögen W W.8 Ausschaltverzögerung Bezieht sich sowohl auf Wechselgrößen wie Spannung oder Strom als auch auf dementsprechend betriebene Geräte oder auf Größen, die auf diese Geräte Bezug nehmen. Daten gelten für 50 Hz, sofern nicht anders angegeben. Relais zur Erregung mit Wechselspannung (AC). Daten gelten für 50 Hz, sofern nicht anders angegeben. Vorgang, bei dem ein Relais von der Ruhe-Kontaktstellung in die ArbeitsKontaktstellung übergeht. Wert der Spulenspannung bei der ein Relais anspricht oder abfällt Anzahl der Arbeitskontakte eines Relais (Schließer, Öffner oder Wechsler) Wert des Spulenstroms bei dem ein Relais anspricht oder abfällt Qualität des Isolationssystems, abhängig vom Design und den Applikationsbedingungen: • Funktionsisolierung: Isolierung zwischen aktiven Teilen – erforderlich für die einwandfreie Funktion des Relais. • Basisisolierung: Isolierung aktiver Teile zum grundlegenden Schutz gegen elektrischen Schlag. • Doppelte Isolierung: Besteht aus einer Basisisolierung und zusätzlicher Isolierung. • verstärkte Isolierung: Eine einzige „verstärkte“ Isolierung aktiver Teile, die einen gleichwertigen Schutz gegen elektrischen Schlag gewährt wie eine doppelte Isolierung. Die doppelte setzt sich aus einer Basis- und einer zusätzlichen Isolierung zusammen, wobei die zusätzliche Isolierung dann Schutz gegen elektrischen Schlag bietet, wenn die Basisisolierung ausfällt. Maximaler Schaltstrom, den ein Relaiskontakt unter festgelegten Bedingungen ausschalten kann, wobei der Schaltstrom nicht größer als der Nennstrom sein darf. Typisches Zeitintervall vom Abschalten der Spulenspannung eines geschalteten Relais bis zum erstmaligen Öffnen bzw. Schließen des letzten Ausgangskreises (ohne Prellzeit). 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler B B10 Bemessungsspannung (Isolation) Betriebsspannungsbereich Anzahl der Schaltspiele einer Charge, bei denen 10 Prozent aller Relais ausfallen. Der Wert dient der Ermittlung der Ausfallwahrscheinlichkeit eines Systems. Spannung, nach der die Isolationsdaten bemessen sind - sie bildet die Grundlage zur Dimensionierung der Kriechstrecken. Zulässiger Bereich der Eingangsspannung in Abhängigkeit zur Umgebungs­ temperatur. Nach oben hin wird der Bereich durch die Maximalspannung beschrieben, nach unten durch die Ansprech-/Minimalspannung. Kurve 1: Ansprech- / Minimalspannung U0 (ohne Vorerregung) Kurve 2: Ansprech- / Minimalspannung U1 (nach Vorerregung) Kurve 3: Maximalspannung U2, Kontaktstrom = 0 A Kurve 4: Maximalspannung bei Kontaktstrom Inenn Spulenspannung [U/UBem] Betriebsspannungsbereich 0A 3) >0A 4) UBem Bemessungsspannung 2) 1) Umgebungstemperatur [°C] Betriebstemperatur Brennbarkeit nach UL Zulässige Umgebungstemperatur – bezogen auf eine definierte relative Luftfeuchtigkeit – bei der ein Produkt unter Nennlast betrieben werden darf. Angabe der Brandklasse gemäß der Spezifikation UL 94 (Underwriters Laboratories, Inc., USA). Brennbarkeits-Tests nach UL 94 für Kunststoff­ materialien prüfen und klassifizieren die Eigenschaften zur Ausbreitung und dem Verlöschen eines in Brand gesetzten Materials. Die Relais-relevanten Brandklassen nach UL 94 lauten V-0, V-1, V-2 und HB. C CE Abkürzung für: Communauté Européenne (Europäische Gemeinschaft). Mit der CE-Kennzeichnung bestätigt der Hersteller die Konformität des Produkts mit den zutreffenden EG-Richtlinien und die Einhaltung der darin festgelegten „wesentlichen Anforderungen“. Derzeit verbindlich ist die EMV-Richtlinie 2004/108/EG und die Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG. D Dauerbetrieb Dauerstrom DC 1427040000 – 2013/2014 Betriebsart, bei welcher ein Relais mindestens so lange erregt wird, bis das thermische Gleichgewicht erreicht ist. Strom der dauernd geführt werden kann, ohne die Grenzwerte für die KontaktErwärmung unter bestimmten Bedingungen zu überschreiten. Bezieht sich auf zeitunabhängige elektrische Größen wie Spannung oder Strom (DC, Gleichspannung). W W.9 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler DC Ausschaltvermögen, Gleichstrom-Ausschaltvermögen Die unterhalb der Gleichstrom-Ausschaltvermögens-Kurve liegenden Werte - für maximal zulässige/n Schaltspannung/Schaltstrom bei ohmscher Last lassen sich zuverlässig ein- und ausschalten, das heißt ein Lichtbogen erlischt (max. Lichtbogendauer 10 ms bei ohmscher Last). Die Lage und Form der Lastgrenzkurve wird beeinflusst durch Kontaktwerkstoff und Relaiskonstruktion (Kontaktabstand, Öffnungsgeschwindigkeit der Kontakte, etc.). Nicht ableitbar aus diesen Kurven sind Aussagen zur elektrischen Lebensdauer! Schaltspannung [V DC] Gleichstrom-Lastgrenzkurve 300 200 ohmsche Last 2 Kontakte in Serie 3 Kontakte in Serie 100 50 40 30 1 Kontakt 20 10 0,5 1 2 5 10 20 Schaltstrom [A] Bei höheren Umgebungstemperaturen reduziert sich der Dauerstrom, dargestellt anhand einer Derating-Kurve (Lastminderungskurve). Fließender Strom verursacht Wärme, die mit steigender Stromstärke ansteigt. Elektrische Bauteile besitzen eine obere Grenztemperatur, was ihre Funktionsfähigkeit beschränkt. Da sich der Temperatureinfluss auf die Bauteile aus der Umgebungstemperatur und der durch den Strom erzeugten Wärme zusammensetzt, muss bei steigender Temperatur der Strom gesenkt werden, um die obere Grenztemperatur nicht zu überschreiten. Das Verhältnis aus vorherrschender Temperatur und daraus resultierender maximaler Stromstärke beim Einhalten der Grenztemperatur wird in der Derating-Kurve abgebildet. Derating-Kurve Stromstärke Derating / Derating-Kurve 0,1 0,2 verbotener Bereich Betriebsbereich Temperatur DIN-Schiene W Sofern nicht anders angegeben, werden Weidmüller Produkte für die DINSchienen-Montage (Schienen nach TH35-7.5 / EN60175) gebaut und geprüft; andere oder ähnliche Formen (z.B. TH35-15) können funktionstüchtig sein, sie sind aber dafür weder getestet noch freigegeben. E Eigenerwärmung W.10 Temperaturzunahme eines Geräts während des Betriebs aufgrund der Verlustleistung der Relaisspule und der Schaltkontakte. 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Einbaulage Einschaltdauer, ED, relative Einschaltdauer Einschaltstrom Einschaltverzögerung Einsteckzyklen Elektrische Lebensdauer, Kontaktlebensdauer Mechanische und elektronische Relais lassen sich in der Regel beliebig einbauen (Lage), abgesehen von einschränkenden Angaben. Zur Sicherstellung der Stromführung und Wärmeableitung gilt es, Anschlüsse vollständig und mit angemessenen Querschnitten zu kontaktieren. Bei der Anordnung zu berücksichtigen sind die Faktoren Isolationsanforderung, Wärmeableitung und ggf. gegenseitige magnetische Beeinflussung. Beschreibt das Verhältnis von Erregungsdauer eines Relais (Einschaltdauer) zur gesamten Periodendauer im Aussetz-, Dauer- oder Kurzzeit-Betrieb. Die Einschaltdauer (ED) wird als Prozentwert der gesamten Zyklusdauer angegeben. Angegeben als Schaltstrom bei ohmscher Last, den ein Relais unter definierten Bedingungen einschalten kann. Die Angaben beziehen sich auf den SchließerKontakt bei Nennspannung, und einem Stromwert für die Dauer von max. 20 ms für mindestens 100 Schaltspiele oder 4 s mit einer relativen Einschaltdauer von 10 %, sofern nicht anders angegeben. Typisches Zeitintervall vom Einschalten der Spulenspannung eines im Ruhezustand befindlichen Relais bis zum erstmaligen Schließen bzw. Öffnen des letzten Ausgangskreises (ohne Prellzeit). Fassungen und Zubehör sind für 10 Einsteckzyklen ohne elektrische Last ausgelegt - sofern nicht anders angegeben. Anzahl von Schaltspielen eines Relais mit elektrischer Kontaktbelastung unter voller Betriebsfähigkeit (gemäß IEC 61810-1 und IEC 61810-2.) Sofern nicht anders angegeben, gelten die Kontaktdaten und elektrische Lebensdauer unter folgenden Bedingungen: • am Schließer • AC Netzfrequenz 50 Hz, • relative Einschaltdauer 50 %, • Nenn-Schalthäufigkeit, • Kontaktbelastung Schema A, • ohmsche Last, • Bemessungsspannung (Spule), • Umgebungstemperatur 23 °C, • Schutzart RTII – flussmitteldicht, • Einzelaufbau. • Einbaulage vertikal (die Anschlüsse eines Printrelais zeigen nach unten). Die elektrische Lebensdauer wird entsprechend den Kriterien für ‘useful life’, Schärfegrad B nach IEC 61810-2 angegeben. Die Datenangaben decken jegliche Verwendung über die spezifizierte elektrische Lebensdauer hinaus nicht ab, es obliegt dem Anwender solche Situationen zu vermeiden. Erfahrungswerte zeigen, dass die elektrische Lebensdauer bis zu einem Leistungsfaktor 0,8 relativ konstant bleibt; bei Lasten mit einem Leistungsfaktor kleiner 0,8 ist eine Anwenderberatung ratsam. W 1427040000 – 2013/2014 W.11 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Elektrische Lebensdauer, Kurve Die Kurve für die elektrische Lebensdauer gibt die typische Lebensdauer als ‘Mean Cycles to Failure’ (MCTF, mittlere Schaltspielzahl bis zum Ausfall) an und basiert auf der Weibullverteilung. Aus diesen statistischen Daten sind keine garantierten Mindestwerte ablesbar. Achtung: Die Kurve für die elektrische Lebensdauer gilt nur für die angegebenen Kontaktwerkstoffe (bzw. jene laut Datenblatt). Die Kurve lässt keine Ableitung der Lebensdauer für andere Kontaktwerkstoffe zu. Ebenfalls lassen sich keinerlei Informationen zur elektrischen Lebensdauer - aus der Extrapolation des dargestellten Kurvenbereichs - ableiten. Schaltspiele Elektrische Lebensdauer 10 7 250 V AC ohmsche Last 106 105 104 Erd- und Masseschleifen 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Schaltstrom [A] Bezeichnen die Verbindung zweier Potentiale über ihren Erd- oder Masseanschluss. Ein Potentialgefälle zwischen dem Erd- oder Masseanschluss zweier Geräte (z.B. Sensor und Steuerung), die direkt miteinander verdrahtet sind, bewirkt einen Stromfluss über Erde oder das gemeinsame Gehäuse. Diese Störströme können zu unterschiedlichen Problemen führen, so etwa bei der Erfassung von Messsignalen oder der Ansteuerung von Aktoren. Bei der Übertragung von Schalt- oder Messsignalen, mit einer Potentialtrennung zwischen Steuer- und Laststromkreis, kann es nie zu einem geschlossenen Stromkreis über den Erd- oder Masseanschluss kommen - und folglich zu keinem Störstrom. Erd- und Masseschleifen Verbindungselement ohne galvanische Trennung Verbindungselement mit galvanischer Trennung W W.12 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler F Fehler, Relaisfehler Solche Fehlfunktionen gilt es, in der Anwendung zu berücksichtigen – sie dürfen keine Risiken verursachen. Je nach spezifischen Lasten und der Leistung im Kontaktsatz kann aus Fehlfunktionen eine überhöhte Erwärmung oder gar ein Feuer resultieren. Dem Anwender obliegt es, entsprechend den einschlägigen Vorschriften, die nötigen Vorkehrungen zu treffen. Standardbedingungen: Jährliche durchschnittliche relative Luftfeuchte > 75 % bei Umgebungstemperatur von 21 °C, an 30 Tagen, gleichmäßig über das Jahr verteilt sowie 95 % bei Umgebungstemperatur w von 25 °C, an übrigen Tagen vereinzelt 85 % bei 23 °C. Kondensieren oder Vereisen ist nicht zulässig – betrifft Lagerung und/oder Betrieb. Für Betrieb und Lagerung bei anderen Bedingungen müssen Kondensation oder Vereisen durch Temperaturänderung/-schocks vermieden werden. Betrieb und Lagerung innerhalb der in der Grafik angegebenen Grenzen. Rel. Feuchte (% RF) Feuchte / Kondensation Gemäß IEC 61810 ist ein Relaisausfall als Auftreten von Fehlfunktionen definiert, welche eine bestimmte Anzahl übersteigen: • Fehlfunktion beim Kontaktschließen • Fehlfunktion beim Kontaktöffnen (Kontaktüberbrückung beim Wechslerkontakt als Sonderform der Fehlfunktion beim Kontaktöffnen) oder als • unzureichende Spannungsfestigkeit. 100 Umgebungsbedingungen 80 Bereich für Gebrauch 60 und Lagerung TUmg > 0 ° Kondensation vermeiden 40 20 TUmg < 0 ° Vereisen vermeiden 0 -40 -20 0 +20 +40 +60 +80 +100 Umgebungstemperatur [°C] G Galvanische Trennung Gebrauchskategorie nach EN60947 (mechanische Relais) 1427040000 – 2013/2014 Potentialfreie Isolierung zwischen elektrischen Teilen. Bei galvanischer Trennung fließen keine Ladungsträger von einem Stromkreis in einen anderen, zwischen den Stromkreisen besteht also keine elektrisch leitfähige Verbindung. Die Stromkreise können aber gleichwohl elektrische Leistung oder Signale austauschen und zwar über Magnetfelder, mittels Infrarotstrahlung oder durch Ladungsverschiebung. AC1:Nicht induktive oder nur schwach induktive Last, z.B. Heizelemente AC14: Kleine elektromagnetische Lasten (<72VA), z.B. Kleinschütze AC15: Elektromagnetische Lasten (>72VA), z.B. Leistungsschütze DC1:Nicht induktive oder nur schwach induktive Last, z.B. Heizelemente DC13: Elektromagnetische Lasten, z.B. Magnetventile W W.13 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Grenzdauerstrom Der höchste Wert der Stromstärke (Effektivwert bei Wechselstrom), den ein geschlossener Kontakt bei spezifizierten Temperaturgrenzen dauernd führen kann; er stimmt mit dem thermischen Grenzdauerstrom Ith überein. Sofern nicht anders angegeben, gelten die Daten unter folgenden Bedingungen: gleiche Belastung aller Kontaktkreise, Eingangsspannung 110 % der Spulen-­ Nennspannung, maximale Umgebungstemperatur, geöffnete Entlüftungs­ öffnung, dichte Packung (Montageabstand 0 mm), Testbedingungen entsprechend der Anordnung zur Erwärmungsprüfung IEC EC 61810-1 Anhang B. I Induktive Lasten Isolation nach EN 50178 Isolierstoffgruppe siehe Gebrauchskategorien Angaben zur Isolationskoordination mit: • Art der Isolation • Nennspannung des Versorgungssystems • Verschmutzungsgrad • Stoßspannungsfestigkeit • Überspannungskategorie Die Isolierstoffe werden entsprechend ihren Vergleichszahlen der Kriechwegbildung (Comparative Tracking Index) CTI in folgende vier Gruppen eingeteilt: Gruppe I 600 CTI Gruppe II 400 CTI < 600 Gruppe IIIa 175 CTI < 400 Gruppe IIIb 100 CTI < 175 Die Vergleichszahlen der Kriechwegbildung müssen entsprechend IEC 60112 (DIN IEC 60112 / DIN VDE 0303-1) an speziell für diesen Zweck angefertigten Mustern mit Prüflösung A bestimmt worden sein. K Kleben (Kontakte) Der Relaisanker kehrt nach Abschalten der Spulenspannung nicht in die Ausgangslage zurück. Ursachen sind zu hohe Remanenz im Eisenkern oder eine zu geringe Rückstellkraft. W W.14 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Kombination von Relais und Steckfassung, Isolationsanforderungen Kontaktausführung In der neuen Relaisnorm IEC 61810-1 wird die Kombination aus Relais und Steckfassung beschrieben - die Relaisfassungen müssen den Anforderungen der IEC 61984 und den Isolationsanforderungen der IEC 60664-1 entsprechen. Selbst wenn die Steckfassung alleine bereits den Isolationsanforderungen genügt oder sie gar übertrifft, kann es in der Kombination von Relais und Steckfassung zu reduzierten Luft- und Kriechstrecken und damit zu einer reduzierten Isolations-Bemessungsspannung kommen. Mit Beschränkungen für die Kombination Relais/Steckfassung ist dann zu rechnen – so etwa eine Reduktion des Spannungsbereichs oder des Verschmutzungsgrads. Bei mehrpoligen Miniaturrelais mit Steckfassungen, die geringe Abständen zwischen den Kontaktkreisen aufweisen, gilt dies zu berücksichtigen. Neben den Isolationseigenschaften sind die thermischen Eigenschaften der Kombination Relais/Steckfassung hoch bedeutsam (siehe > Deratingkurven). Die Steckfassungen unterschiedlicher Hersteller lassen sich nicht direkt vergleichen, weswegen die technischen Spezifikation nur für freigegebene Kombinationen Relais/Steckfassung garantiert werden. Kommen nicht freigegebene Kombinationen zum Einsatz, können etwaige Risiken wie herabgesetzte Spannungsfestigkeit oder Brandgefahr nicht ausgeschlossen werden. DIN 41020 beschreibt verschiedene Schaltfunktionen der Relaiskontakte und folgend die definierten Kontaktkonfigurationen, Konstruktionen und Beschreibungen. • Schließer: Kontakt, der in der Arbeitsstellung eines Relais geschlossen und in seiner Ruhestellung geöffnet ist. • Öffner: Kontakt, der in der Ruhestellung eines Relais geschlossen und in seiner Arbeitsstellung geöffnet ist. • Wechsler: Ein Wechsler besteht aus einem Schließer und einem Öffner mit einem gemeinsamen Anschluss (Wurzel). Beim Wechsel der Schaltstellung öffnet zuerst der zuvor geschlossene Kontakt, danach schließt der zuvor geöffnete Kontakt. Anmerkung: Durch den Abschaltlichtbogen kann zwischen Öffner- und Schließerkontakt kurzzeitig eine elektrische Verbindung vorliegen. W 1427040000 – 2013/2014 W.15 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Kontaktwerkstoff Die Liste zeigt überblicksweise die wichtigsten Funktions­beschichtungen und Kontaktwerkstoffe. Die Belastbarkeit der Kontakte und ihre Lebensdauer hängen neben dem Kontaktwerkstoff auch von konstruktiven Merkmalen ab. Wesentlich ist eine optimale Kombination aus Relaisantrieb und Kontaktmaterial. Angaben für einzelne Relaistypen gelten nur eingeschränkt für andere Bauformen. 1) Funktionsbeschichtungen: Feingold - beste Korrosionsbeständigkeit, zu weich für massive Metallverwendung; hohe Kaltverschweißneigung in Schichtstärken > 1 μm (hv, hauchvergoldet), nur Funktion als Lagervergoldung, kein Schutz gegen Schadgasatmosphären. 2) Kontaktwerkstoffe: Hartgold (htv, hartvergoldet) - sehr gute Korrosionsbeständigkeit für trockene Lasten, Mess- und Schaltkreise, Steuerungseingänge (1 mV – 10 V, 0,1 mA – 100 mA), geringe und konstante Kontaktwiderstände bei kleinsten Schaltleistungen; geringe Kaltverschweißneigung, strom-/spannungsloses Schalten, empfohlener Verwendungsbereich > 1 V, 1 mA, 50 mW. Nach dem Schalten höherer Leistungen (>10 V, 100 mA) können Kleinstleistungen nicht mehr geschaltet werden. Silber-Nickel AgNi90/10 - hohe Abbrandfestigkeit, geringe Schweißneigung, höherer Kontaktwiderstand als AgNi0,15, Schaltkreise bei mittleren bis hohen Belastungen, Gleich- und Wechselstromkreise (Magnetventile, Lüfter, Heizungen); nicht für hohe kapazitive Einschaltströme geeignet, Verwendungsbereich > 12 V, 10 mA. Feinkornsilber AgNi0,15 - relativ niedriger Kontaktwiderstand, geringe Resistenz gegen Schadgasatmosphären, universell verwendbar im mittleren und Kleinlastbereich, vorzugsweise in Gleichstromkreisen (Magnetventile, Lüfter, Heizungen); für hohe Einschaltströme nicht geeignet, Verwendungsbereich > 12 V, 10 mA. Silber-Zinn-Oxyd AgSnO2 - geringe Schweißneigung, hohe Abbrandfestigkeit bei hohen Schaltleistungen, geringe Materialwanderung, Schaltkreise mit hohen Ein- und Ausschaltbelastungen, Gleich- und Wechselstromkreise (Lampenlasten, kapazitive Lasten, Leuchtstoffröhren, getaktete Netzteile, etc.). Gut geeignet in ohmschen, induktiven und kapazitiven DC Applikationen, da nur geringer Materialtransport auftritt, Verwendungsbereich > 12 V, 100 mA. Silber-Cadmium-Oxyd AgCdO - geringe Schweißneigung, hohe Abbrandfestigkeit, speziell geeignet zum Schalten induktiver Lasten, Wechselstromkreise, Verwendungsbereich > 12 V, 100 mA. Wolfram W - höchster Schmelzpunkt, für hohe Schalthäufigkeit bei geringer Einschaltdauer als Vorlaufkontakt in Schaltkreisen mit höchsten Einschalt- und Ausschaltbelastungen. Kontaktmaterial Hartvergoldung htv W AgNi 0.15 AgNi 90/10 AgSnO 2 90/10 1 mA 10 mA 100 mA 1A 10 A 100 A Laststrom W.16 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler L Lagertemperatur Luft und Kriechstrecken Zulässige Umgebungstemperatur, bezogen auf eine bestimmte relative Luft­ feuchtigkeit, bei der das Produkt im stromlosen Zustand gelagert werden darf. Luft- und Kriechstrecken sind entscheidende Faktoren hinsichtlich der Isolationsfestigkeit von elektrischen Bausteinen. Die Kriechstrecke gibt an, welchen Abstand zwei spannungführende Elemente entlang einer Oberflächenstruktur mindestens haben müssen, um bei der angegebenen Betriebsspannung einen Stromfluss über den Isolierkörper auszuschließen. Einfluss auf die Kriechstrecke haben, neben der Betriebsspannung, auch die Wahl des Isoliermaterials (Isolierstoffgruppe) sowie die Schutzmaßnahmen gegenüber Verschmutzung (Verschmutzungsgrad). Die Luftstrecke gibt an, welchen direkten Abstand (über die Luft) zwei spannungführende Elemente mindestens zueinander haben müssen, um einen Ladungsfluss über die Luft zu vermeiden (Lichtbogen). Grundlage ist die zu erwartende Überspannung (Bemessungs-Stoßspannung). Weiteren Einfluss auf die Dimensionierung haben die eingesetzten Überspannungsschutz-Kategorie und der Verschmutzungsgrad. Luftstrecke Gehäusekontur Kriechstrecke Strom führende Teile M max. Schaltleistung max. Schaltstrom Mechanische Lebensdauer Mikro-Abschaltung Minimale Schaltleistung 1427040000 – 2013/2014 Die Schaltleistung errechnet sich aus dem Produkt von Schaltspannung und Schaltstrom (in VA für AC / in W für DC). Der max. Schaltstrom gibt an, welcher maximale Strom geschaltet werden kann. Anzahl der Schaltspiele bei stromlosen Relaiskontakten, bei der ein Relais – innerhalb festgelegter Angaben – funktionsfähig bleiben muss. Angemessene Kontaktöffnung in mindestens einem Kontakt, um Funktionssicherheit zu bieten. Anmerkung: Für die Kontaktöffnung gibt es eine Anforderung hinsichtlich der Spannungsfestigkeit, nicht aber für die Abmessungen. Errechnetes Produkt aus Schaltstrom und Schaltspannung – ein Maß für zuverlässiges Schalten. Niedrige Kontaktwiderstandswerte werden nur oberhalb einer gewissen Last erreicht. Bei niedrigeren Schaltlasten können beträchtlich erhöhte Widerstandswerte auftreten, die ein sicheres Schalten des Lastkreises verhindern. Zu beachten sind auch die minimalen Kontaktlasten für verschiedene Kontaktmaterialien. W W.17 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Monostabil, ungepoltes Relais, Die Schaltstellungsänderung eines neutralen, monostabilen Relais ist neutrales Relais unabhängig von der Polarität seiner Erregungsgröße. Monostabiles Relais, Schaltverhalten Ein Relais heißt monostabil, wenn seine Kontakte nach dem Abschalten der Erregungsgröße (Eingangsspannung) selbsttätig in den Ruhezustand zurückkehren. Montageabstand Abstand zwischen zwei benachbarten Bauteilen bei paralleler, gleichgerichteter Anordnung bzw. der Abstand zu anderen elektrischen Komponenten. Wegen der Isolationsanforderungen kann es erforderlich sein, den minimalen Abstand der Bauteile zu vergrößern oder eine andere Anordnung zu wählen. Die Wertangaben beziehen sich auf Bauteile in ‘Einzelanordnung’, sofern nicht anders angegeben. Zusätzlich zu dieser Definition gelten: • dichte Packung: Aufbau mit minimalem Montageabstand; dieser Minimalabstand bestimmt sich durch die Isolationsanforderungen bei 230 V AC und/oder durch mechanische Anforderungen für die Montage (z.B. Einsatz von Fassungen), • Einzelaufbau: Bauteile werden in jenem Abstand montiert, der keine thermische Beeinflussung von benachbarten Komponenten zulässt. N Nenndrehmoment Nennleistung Nennschaltspannung (Kontakt) Nennsteuerspannung Nennstrom (Kontakt) Normierte Kennzeichnung der Anschlüsse W W.18 Der angegebene Wert für das Drehmoment der Schrauben (Schraubanschlüsse) darf nicht überschritten werden. Nennwert der Leistung, die beim Anlegen der Nennsteuerspannung umgesetzt wird. Spannung zwischen den Schaltkontakten - vor dem Schließen oder nach dem Öffnen des Kontakts. Nennwert der Ansprechspannung für das Relais Strom, den ein Relaiskontakt unter festgelegten Bedingungen ein- und ausschalten bzw. den das Relais-Zubehör führen kann. Die Nennstromangabe deckt folgende Daten ab, sofern nicht anders angegeben: • Kontaktstrom, Schaltstrom • Grenzdauerstrom Für Relais sind die Bedingungen unter > Kontaktlebensdauer definiert; Beim Zubehör ist der Nennstrom für eine relative Einschaltdauer von 50 % bei Nenn-Schalthäufigkeit und bei einer Umgebungstemperatur von 23 °C spezifiziert. A1, A2: Spule 13, 14:Schließer (Kontakt schließt bei Anlegen einer Spannung an die Spule) 11, 12: Öffner 11, 12, 14:Wechsler (11 ist der gemeinsame Kontakt, also die Wurzel) P Prellen Ein nicht beabsichtigtes Phänomen, das während des Schließens oder Öffnens eines Kontaktkreises entstehen kann, wenn sich die Kontaktstücke aufeinanderfolgend berühren und wieder trennen, bevor sie ihre endgültige Stellung erreicht haben. 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Prellzeiten Prüftaste, Handbetätigung Zeitdauer (typischer Wert) vom ersten bis zum letzten Schließen bzw. vom ersten bis zum letzten Öffnen eines Relaiskontakts. Die Zeitangaben gelten bei Erregung mit Bemessungsspannung, ohne andere Bauteile seriell oder parallel zur Spule, und bei Bezugstemperatur. Zur manuellen Betätigung des Relais: Die Prüftaste dient lediglich Testzwecken während der Inbetriebnahme und dem Testen von Geräten. Die Prüftaste eignet sich nicht für das standardmäßige Ein- und Ausschalten und ist nicht für eine elektrische Dauerbelastung in der mechanischen Ein-Position ausgelegt, sie darf auch nicht als Schalter verwendet werden. Vor Betätigen der Prüftaste muss sichergestellt sein, dass Lasten und andere angeschlossenen Geräte keine Gefahr darstellen. Nur geschultes Personal darf die Prüftaste bedienen – dies soll verhindern, dass Sicherheitsfunktionen der Anlage umgangen und Isolationsanforderungen beeinträchtigt werden. R Relais und Fassungen Die Relais in diesem Katalog wurden entsprechend der Relais-Norm IEC 61810-1, ‘Elektromechanische Elementarrelais - Teil1: Allgemeine und sicherheitsgerichtete Anforderungen’, entwickelt, spezifiziert und getestet. Sofern die entsprechenden Zulassungen im Datenblatt genannt werden, sind Relais und Fassungen nach IEC 61810 bzw. EN 61984 und UL508 geprüft. W 1427040000 – 2013/2014 W.19 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Relaiszeiten (Zeitverhalten) Wegen der Selbstinduktion der Spule und der Massenträgheit der zu bewegenden Teile, verlaufen die Vorgänge beim Betätigen eines Relais nicht schlagartig. Das nachstehende Funktionsdiagramm verdeutlicht verschiedene Zeit-Begriffe für die wichtigsten Kontaktausführungen von unverzögerten Schaltrelais. Die angegebenen Zeiten gelten bei Erregung mit Bemessungsspannung (ohne Bauteile seriell oder parallel zur Spule) und bei Bezugstemperatur. • Ansprechzeit • Rückfall-/Rückwerfzeit • Prellzeit • Min. Erregungsdauer Ruhestellung Ansprechzeit Arbeitsstellung Rückfallzeit Ruhestellung Spulenspannung Position der bewegl. Teile Spannung am Schließer geschlossen offen offen geschlossen Prellzeit Spannung am Öffner Ansprechzeit Rückfallzeit Zeit RoHS-Richtlinie 2002/95/EC W W.20 RoHS steht für „Restriction of (the use of certain) Hazardous Substances“. Gemäß der EU-Richtlinie 2002/95/EC vom 01.07.2006 verpflichten sich die Mitgliedsstaaten, bei neuen elektronischen und elektrischen Geräten, die in den Handel kommen, auf die gefährlichen Stoffe Blei (Pb), Kadmium (Cd), Quecksilber (Hg), hexavalentes Chrom (Cr6), polybromierte Biphenyle (PBB) und polybromierte Diphenylether (PBDE) weitgehend zu verzichten, damit also Gesundheit und Umwelt zu schützen. Der Begriff ‘konform’ bedeutet, dass die gesamte Produktgruppe den Anforderungen der RoHS-Richtlinie entspricht. Der maximale Gewichtsanteil in homogenen Materialien liegt unterhalb der in der Direktive festgelegten Grenzwerte: 0,1% für Blei, hexavalentes Chrom, Quecksilber, PBB und PBDE und unterhalb 0,01% für Kadmium, oder fällt unter eine Ausnahmeregelung entsprechend dem Annex zur RoHS Richtlinie. 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Rückfall Rückfallspannung Rückfallzeit Ruhestellung Vorgang, bei dem ein monostabiles Relais von der Arbeits- in die Ruhestellung zurückkehrt. Wert der Eingangsspannung, unter dem ein monostabiles Relais bei Bezugstemperatur sicher in den Ruhezustand zurückkehrt. Zeitintervall (typisch) eines monostabilen Relais im Arbeitszustand vom Zeitpunkt, wo die Spulenspannung abgeschaltet wird bis zum Zeitpunkt, an dem der letzte Ausgangskreis geschlossen bzw. geöffnet ist (ohne Prellzeit). Angegebene Zeiten gelten bei Erregung mit Bemessungsspannung (ohne Bauteile seriell oder parallel zur Spule) und bei Bezugstemperatur. Schaltstellung eines monostabilen Relais in unerregtem Zustand. S max. Schaltfrequenz bei Nennlast Schaltleistung Schaltspannung Schaltspannung max. Schaltspiel Schaltstrom Zahl der Schaltspiele pro Zeiteinheit. Die maximale Schalthäufigkeit für mittlere Lasten kann höher als der für die Nennlast angegebene Wert sein, sofern die Schaltcharakteristik der Last (wie etwa Lichtbogen) die Kontakttemperatur nicht erhöht. Die maximale Schalthäufigkeit für Schalten ohne Last ist auch für Lasten, bei denen kein Lichtbogen entsteht, anwendbar (rein ohmsche Lasten verursachen keine markanten Lichtbögen bis 12 V oder bis 50 mA bei 12...250 V, da der Lichtbogen durch die Kontaktöffnung (Isolation) ziemlich schnell abreißt). Errechnetes Produkt aus Schaltstrom und Schaltspannung (in W für Gleichstrom, in VA für Wechselstrom). Spannung zwischen den Schaltkontakten (Kontaktgliedern), die vor dem Schließen oder nach dem Öffnen des Kontakts (DC für Gleichspannung, AC für Wechselspannung) anliegt. Maximal zulässige Spannung zwischen den Kontaktgliedern vor dem Schließen und nach dem Öffnen eines Relaiskontakts. Einmaliges Ansprechen und nachfolgendes Rückfallen. Stromstärke, die ein Relaiskontakt ein- oder ausschaltet. W 1427040000 – 2013/2014 W.21 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Schutzart - (IEC 60529), IP Der Grad des vom Gehäuse gewährten Schutzes wird durch den IP-Code (IP = International Protection) gekennzeichnet. Diese Angabe ist gleichermaßen für Industrierelais und Zubehör relevant. Für Relais im Sinne von ‘Komponenten’ (z.B. Printrelais) siehe > Schutzart RT. Mit einer zweistelligen Zahl wird der Schutz des Geräts gegen Berührung und Fremdkörper (erste Ziffer) sowie Feuchtigkeit (zweite Ziffer) gekennzeichnet. Schutzgrade für Berührungs- und Fremdkörperschutz (1. Ziffer): Die erste Kennziffer gibt den Grad des Schutzes innerhalb des Gehäuses gegen das Eindringen fester Fremdkörper sowie gegen die Berührung gefährlicher Teile durch Personen an. 0 kein Schutz 1 Schutz gegen großflächige Körperteile, Durchmesser > 50 mm 2 Fingerschutz (Durchmesser 12 mm) 3 Werkzeuge und Drähte (Durchmesser > 2,5 mm) 4 Werkzeuge und Drähte (Durchmesser > 1 mm) 5 vollständiger Berührungsschutz 6 vollständiger Berührungsschutz Schutzgrade Wasserschutz (2. Ziffer) Serienschaltung Relaiskontakte Die zweite Kennziffer gibt den Grad des Schutzes gegen das Eindringen von Wasser in das Gehäuse an: 0 kein Schutz 1 Schutz gegen senkrecht fallendes Tropfwasser 2 Schutz gegen schräg (bis 15°) fallendes Tropfwasser 3 Schutz gegen Sprühwasser bis 60° gegen die Senkrechte 4 Schutz gegen allseitiges Spritzwasser 5 Schutz gegen Strahlwasser 6 Schutz gegen starkes Strahlwasser (Überflutung) 7 Schutz gegen zeitweiliges Untertauchen 8 Schutz gegen dauerndes Untertauchen Durch die serielle Verschaltung von 2 oder mehreren Schließerkontakten eines Relais wird die Kontaktöffnung beim Ausschalten erhöht. Lichtbögen, die bei DC Lasten auftreten, werden schneller gelöscht und so der Kontaktabbrand reduziert. Das erhöht die elektrische Lebensdauer bzw. die Ausschaltleistung. Schaltspannung [V DC] Gleichstrom-Lastgrenzkurve 300 200 ohmsche Last 2 Kontakte in Serie 3 Kontakte in Serie 100 50 40 30 1 Kontakt 20 W W.22 10 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 Schaltstrom [A] 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler SIL Spannungsfestigkeit, Prüfspannung Spulendaten Spulenwiderstand Statusanzeige Stehspannung Steh-Stoßspannung Safety Integrity Level. Zur Risikoreduzierung müssen die Komponenten den Anforderungen gemäß IEC 61508 entsprechen. Diese Norm liefert allgemeine Vorgaben zum Vermeiden und Beherrschen von Ausfällen in Geräten. Sie gibt organisatorische und technische Anforderungen vor - sowohl für die Entwicklung als auch für den Gerätebetrieb. Dabei werden für Anlagen und risikoreduzierende Maßnahmen vier Sicherheitsstufen unterschieden, sie reichen von SIL1 für geringes Risiko bis SIL4 für sehr hohes Risiko. Je höher das Risiko, umso zuverlässiger müssen die Maßnahmen zur durchgeführten Risikoreduzierung sein. Spannung (Effektivwert bei Wechselspannung, 50 Hz, 1 min), die zwischen gegeneinander isolierten Relaisteilen bei der Spannungsprüfung angelegt werden kann. Die Spulendaten werden gemäß IEC 61810-1 spezifiziert. Sofern nicht anders angegeben, gelten die Werte unter folgenden Bedingungen: Umgebungstemperatur 23 °C, Spulentemperatur gleich der Umgebungstemperatur (kalte Spule, ohne Vorerregung), 50 Hz für Wechselspannungserregung, Arbeitsbereich Klasse 2, dichte Packung (Montageabstand 0 mm). Eine relative Einschaltdauer von 100 % (Dauererregung) ist zulässig. Gleichstromwiderstand einer Relaisspule bei Bezugstemperatur (+20 °C); höhere Spulentemperaturen erhöhen den Widerstandswert um 0,4 %/K. Für den Betrieb ist die Erregerspannung entsprechend anzupassen (> Ansprechwert). Bei AC-Spulen ist der induktive Widerstand wesentlich größer als der DC-Wert, weswegen oftmals zusätzlich die Stromaufnahme der Spule bei Nennerregung angegeben wird. Die Anzeige der Status-LED im Eingangssteuerkreis kann in folgenden Fällen vom Zustand im Kontaktkreis abweichen: • bei verschweißten/defekten Schaltelementen • bei Störstrahlungen bzw. Restspannungen auf den Signalleitungen. Bei Umgebungstemperaturen > 50 ° Celsius kann es zu einer Verringerung der Leuchtstärke kommen. An ein Betriebsmittel unter festgelegten Prüfbedingungen angelegte Spannung, die keinen Durchschlag und/oder Überschlag eines geeigneten Prüflings hervorruft. Höchster Wert der Stehspannung von festgelegter Form und Polarität, welche unter festgelegten Bedingungen zu keinem Durchschlag der Isolierung führt. T Transienten 1427040000 – 2013/2014 Transienten sind kurzfristig auftretende Strom- oder Spannungs­spitzen, die durch Störungen im Versorgungsnetz oder durch elektromagnetische Strahlung entstehen. Auf der Steuerstromseite eines Optokopplers können sie einen unbeabsichtigten Schaltvorgang auslösen oder im Extremfall das Bauteil zerstören. Bei einem Wechselstrom betriebenen Laststromkreis können Transienten die maximal zulässige Durchlassspannung überschreiten, was wiederum den Thyristor oder Triac aktiviert. Da diese recht hohe Schaltgeschwindigkeiten aufweisen, genügen selbst sehr kurze Impulse für eine Fehlschaltung. W W.23 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Typenschlüssel Das Bestellschema erlaubt eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten, jedoch sind nicht alle möglichen Varianten im aktuellen Produktprogramm als Standardtypen (Bauvorschriften, Bestellbezeichnungen) festgelegt. Spezielle Ausführungen sind auf Anfrage nach Kundenspezifikation möglich. U Überspannungskategorie Die Überspannungskategorie eines Stromkreises oder eines elektrischen Systems ist konventionell nummeriert (von I bis IV) und stützt sich auf die Begrenzung oder Kontrolle der angenommenen Stoßspannungswerte, die in einem Stromkreis (oder elektrischen System mit unterschiedlichen Netzspannungen) auftreten können. Die Zuordnung zu einer bestimmten Überspannungskategorie hängt von den Maßnahmen ab, die zum Einsatz kommen, um Überspannungen zu beeinflussen – also zu mindern. Überspannungskategorie I • Geräte, die zum Anschluss an die feste elektrische Installation eines Gebäudes bestimmt sind. Außerhalb des Gerätes sind, entweder in der festen Installation oder zwischen der festen Installation und dem Gerät, Maßnahmen zur Begrenzung der transienten Überspannungen auf den betreffenden Wert getroffen worden. Überspannungskategorie II • Geräte, die zum Anschluss an die feste elektrische Installation eines Gebäudes bestimmt sind, z. B.: Haushaltsgeräte, tragbare Werkzeuge, Überspannungskategorie III • Geräte, die Bestandteil der festen Installation sind, und andere Geräte, bei denen ein höherer Grad der Verfügbarkeit erwartet wird, z. B.: Verteilertafeln, Leistungsschalter, Verteilungen (einschließlich Kabel, Sammelschienen, Verteilerkästen, Schalter, Steckdosen) in der festen Installation und Geräte für industriellen Einsatz sowie andere Geräte wie stationäre Motoren, mit dauerndem Anschluss an die feste Installation. Überspannungskategorie IV • Geräte für den Einsatz an oder in der Nähe der Einspeisung in die elektrische Installation von Gebäuden, und zwar von der Hauptverteilung aus in Richtung zum Netz hin gesehen, bestimmt, z.B.: Elektrizitätszähler, Überstromschutzschalter und Rundsteuergeräte. W W.24 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler V Verpackungseinheit Verschmutzungsgrad Angabe der kleinsten Abgabemenge (z.B. in einer Stange) bzw. der Menge pro Karton. Unter Verschmutzung wird jegliches Fremdmaterial verstanden – gleich ob fest, flüssig oder gasförmig (ionisiertes Gas) – das die Durchschlagfestigkeit oder den Oberflächenwiderstand des Isolierstoffs beeinträchtigen kann. Die Norm sieht vier Verschmutzungsgrade vor. Ihre Nummerierung und Einteilung basiert auf der Quantität des Verschmutzungsstoffs oder auf der Häufigkeit, mit der dieses Phänomen eine Minderung der Durchschlagsfestigkeit und/oder des Oberflächenwiderstandes hervorruft. Verschmutzungsgrad 1: • Es liegt keine oder nur trockene, nicht leitfähige Verschmutzung vor. Verschmutzung bleibt ohne Einfluss. Verschmutzungsgrad 2: • Es liegt nur nichtleitfähige Verschmutzung vor. Gelegentlich ist mit vorübergehender Leitfähigkeit durch Betauung zu rechnen. Verschmutzungsgrad 3: • Es tritt leitfähige Verschmutzung auf oder trockene, nicht leitfähige Verschmutzung, die leitfähig wird, da Betauung zu erwarten ist. Verschmutzungsgrad 4: • Die Verschmutzung führt zu einer beständigen Leitfähigkeit, etwa hervorgerufen durch leitfähigen Staub, Regen oder Schnee. Anmerkung: Verschmutzungsgrad 3 ist typisch für industrielle oder ähnliche Umgebungen, Verschmutzungsgrad 2 für Haushalte oder ähnliche Umgebungen. W Waschdicht Waschdichte Relais dürfen einem Waschprozess ausgesetzt werden. Es dürfen keine Reinigungsmittel in das Innere des Relais eindringen. W 1427040000 – 2013/2014 W.25 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Relaiskoppler Z Zulassungen, Prüfzeichen Zuverlässigkeit Zwangsgeführte Kontakte Mit den Prüfzeichen bestätigen unabhängige (behördliche oder private) Zulassungsstellen und Prüfhäuser die Übereinstimmung mit den jeweiligen Vorschriften und/oder die Einhaltung spezifizierter Produkteigenschaften. Anmerkung: Die Bestellschemata gestatten eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten, jedoch sind nicht alle Varianten als Standardtypen (Bestellnummern) definiert und möglicherweise auch nicht in der Liste der zugelassenen Relais enthalten. Technische Daten und zugelassene Typen auf Anfrage. CSA Canadian Standards Association, Kanada GL Germanischer Lloyd, Deutschland TÜV Technischer Überwachungs-Verein, Deutschland UL Underwriters Laboratories, Inc., USA; UR Component Recognition Mark for the United States cUR UL Component Recognition Mark for Canada omponent Recognition Mark for the United States and Canada cURus UL C cULus UL Component Listing Mark for the United States and Canada VDE VDE-Prüfstelle, Deutschland (Gutachten mit Fertigungsüberwachung) Elektromechanische Komponenten wie Relais unterliegen einer Abnutzung (mechanische und elektrische). Für die Zuverlässigkeit gelten typische Badewannenkurven, das heißt es kann zu einzelnen statistischen Ausfällen unterhalb der typischen Zuverlässigkeitswerte kommen. Kontaktanordnung nach EN 50205, mit mindestens einem Schließer und einem Öffner; mechanisch so aufgebaut, dass die Schließer und Öffner des gesamten Kontaktsystems niemals, selbst im Störfall, gleichzeitig geschlossen sein können. Derartige Relais kommen in Steuerungen der Sicherheitstechnik zur Verhütung von Personen- und Sachschäden zum Einsatz. W W.26 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar W 1427040000 – 2013/2014 W.27 Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang: Halbleiterrelais Definitionen / Funktionsweisen Optokoppler - Funktionsweise Optokoppler sind elektronische Bauteile, mit denen ein Laststromkreis über einen Steuerstromkreis geschaltet wird. Zum einen können dadurch mit relativ niedrigen Schaltströmen An-wendungen mit unterschiedlichen Leistungen betätigt werden. Zum anderen wird für eine galvanische Trennung *) von Schalt- und Lastebene gesorgt, um im Störfall Bauteile zu schützen. Im Gegensatz zu elektromechanischen Relais besitzen Opto­ koppler keine verschleißanfälligen mechanischen Teile. Im Steuerstromkreis wird für den Schaltvorgang über eine LED ein Lichtsignal ausgelöst, dass in einem lichtempfindlichen Halbleiter-Empfänger das Schließen eines anliegenden Laststromkreises bewirkt. Sender (LED) und Empfänger (z.B. Photo-Transistor) sind in einem Licht leitenden Kunststoff eingebettet und von einer Licht undurchlässigen Hülle umgeben, die vor äußeren Einflüssen schützt. Als Bauformen unterscheidet man zwischen: Face-to-face design mit gegenüber liegender LED und Transistor bei direkter Lichtverbindung Coplanar design mit LED und Transistor auf einer Ebene. Hier wird der Lichtstrahl nach dem Prinzip des Lichtwellenleiters durch Reflexion übertragen. Sender (LED) Empfänger (Transistor) Steuerstromkreis Laststromkreis Face-to-face Coplanar Sender (LED) Sender (LED) Empfänger (Transistor) Empfänger (Transistor) Optokoppler-Baustein Die Spannung, die am Ausgang des Optokopplers selbst anliegen kann, ist durch die Empfindlichkeit des HalbleiterEmpfängers (Foto-Transistor) eingeschränkt. In Fällen, in denen für den Laststromkreis nur geringe Strom- oder Spannungswerte zum Einsatz kommen, kann das Bauteil ohne zusätzliche Hilfsschaltung in einem OptokopplerBaustein eingesetzt werden. Optokoppler-Baustein Steuerstromkreis Laststromkreis Optokoppler Halbleiterrelais Halbleiterrelais Schaltverstärkung W Zum Schalten höherer Ströme muss eine Anpassung zwischen den unterschiedlichen Leistungsniveaus von Foto-Transistor und Laststromkreis vorgenommen werden (Schaltverstärkung). Bausteine, die neben einem Optokoppler über eine Schalt­ verstärkung verfügen werden als Halbleiterrelais (SSR) bezeichnet. Steuerstromkreis Laststromkreis Optokoppler *) detaillierte Erklärung des Begriffes siehe Glossar ab Seite W.36 W.28 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang: Halbleiterrelais Grundfunktionen Optokoppler-Bausteine und Halbleiterrelais werden im Allgemeinen für folgende Aufgabengebiete eingesetzt: Potentialtrennung In vielen Anwendungsfällen ist es nötig, den Steuerstromkreis von dem Laststromkreis galvanisch zu trennen. Dies bewirkt in erster Linie einen Schutz der Steuerebene vor Störeinflüssen aus dem Feld wie: Potentialtrennung Prüfspannung min. 2,5 kV • Störströme z.B. durch Erd- und Masseschleifen *) • Störimpulse z.B. durch induktive Einflüsse von Transienten *) Luft- und Kriechstrecke min. 3 mm Durch die Trennung von Steuer- und Laststromkreis im Optokoppler wird eine Isolation erzeugt. Diese muss in allen Optokoppler-Bausteinen und Halbleiterrelais einer Isolationsprüfung mit mindestens 2,5 kV standhalten. Für eine garantierte Trennung ist die Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken *) von mindestens 3 mm in den Bauteilen erforderlich. Signalanpassung Durch die Trennung von Last- und Steuerstromkreis und den damit verbundenen Möglichkeiten, beide Kreise separat zu beschalten, wird ein Optokoppler vielfach zur Signalanpassung eingesetzt. So können unterschiedliche Spannungspotentiale von Signalen aus dem Steuer- und Laststromkreis (z.B. Sensoren und Steuerung) angeglichen werden. Signalanpassung 120 V AC 24 V DC Schaltverstärkung Für Applikationen mit Strom- und Spannungswerten, die über die Belastbarkeit des Photo-Transistors hinausgehen, muss an der Lastseite des Optokopplers eine Hilfsschaltung zur Schaltverstärkung angebracht werden. Beim Schaltvorgang wird über die LED des Optokopplers im Photo-Transistor ein Basisstrom aktiviert. Dieser steuert einen auf die Anwendung abgestimmten zweiten Halbleiter (Transistor, Thyristor) an, wodurch dieser durchlässig für den Laststrom wird. W *) detaillierte Erklärung des Begriffes siehe Glossar ab Seite W.36 1427040000 – 2013/2014 W.29 Steuerstromkreis Steuerstromkreis Hilfsschaltung Die meisten industriellen Anwendungen können nicht direkt an einen Optokoppler angeschlossen werden, sondern erfordern eine Spannungsanpassung über vorgeschaltete Widerstände oder Kondensatoren. Um möglichst exakte Schaltpunkte zu erhalten kann ein Schmitt-Trigger *) zum Einsatz kommen, der den Steuersignalen beim Ansteigen und Abfallen einen eindeutigen Zustand (0 - 1) zuweist, der an den Optokoppler weitergegeben wird. Eingangsschaltung Spannungsanpassung Die Eingangsschaltungen (Steuerstromkreis) Schutzschaltung Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang: Halbleiterrelais Alle Weidmüller Optokoppler-Bausteine und Halbleiterrelais verfügen je nach Ausführung über geeignete Schutzvorrichtungen (Varistor, Diode) und Filter gegen Störimpulse aus dem Steuerstromkreis. DC-Eingang: Eine Verpolungsschutz-Diode sorgt hier zusätzlich dafür, dass bei falsch angeschlossener Steuerspannung ein Schutz vor Zerstörung des Optokopplers gewährleistet ist. Der Schaltzustand des Steuerstromkreises wird durch eine Statusanzeige signalisiert. AC/DC-Eingang: Für eine AC-Steuerspannung wird ein Gleichrichter mit Glättungskondensator vorgeschaltet. Ein Verpolungsschutz für einen Gleichstrom ist hier nicht nötig. Der darauf folgende Aufbau entspricht der DC-Schaltung. Die Schaltfrequenz liegt bei AC-Steuersignalen bedingt durch den Glättungskondensator grundsätzlich unterhalb der halben Netzfrequenz. Eine höhere Schaltfrequenz hätte ein ständiges Durchschalten im Rhythmus der Netzfrequenz zur Folge. Dem Vorteil einer freien Wahl zwischen Wechsel- oder Gleichstromanschluss steht der Nachteil gegenüber, dass auch die Schaltfrequenz des DC-Steuersignals durch den Glättungskondensator eingeschränkt ist. W AC-Eingang: Der Schaltungsaufbau entspricht prinzipiell dem der AC/ DC-Schaltung. Anstelle von Vorwiderständen können für den reinen AC-Betrieb Kondensatoren zur Spannungsanpassung eingesetzt werden. Diese erzeugen im Gegensatz zu Widerständen keine Verlustleistung und damit auch keine Wärme, die abgeführt werden müsste. DC-Eingang Steuerstromkreis AC/DC-Eingang Steuerstromkreis AC-Eingang Steuerstromkreis *) detaillierte Erklärung des Begriffes siehe Glossar ab Seite W.36 W.30 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang: Halbleiterrelais Laststromkreis Schutzschaltung Schutzschaltung Schutzschaltung Laststromkreis 3-Leiter DC-Ausgang Bei dem 3-polige DC-Anschluss wird der Ausgangsschaltung eine Hilfsspannung zur Verfügung gestellt, die zur präziseren Ansteuerung des Verstärker-Transistors eingesetzt wird. Einige Applikationen benötigen diese Hilfsspannung auch für einen Kurzschlussschutz in Anpassungs- oder Schutzschaltung. AC-Ausgang: Für die Ansteuerung von Wechselspannungsschalt- und Steuergeräten wird dem Optokoppler-Bauteil ein Halbleiter für das Schalten der Wechselspannung nachgeschaltet (TRIAC oder Thyristor). Laststromkreis 2-Leiter DC-Ausgang Abhängig von der Ausgangsschaltung mit entsprechendem Verstärker-Halbleiter können entweder AC- oder DC-Lasten angschlossen werden. DC-Ausgang: Beim 2-poligen DC-Ausgang sind die Anschlussklemmen wie bei einem konventionellen Schalter zu betrachten. Lediglich auf die vorgegebene Polarität ist zu achten. Laststromkreis Schutzschaltung Überspannungen werden durch entsprechende Schutzvorrichtungen wie Dioden oder Varistoren abgeleitet. Zur Vermeidung von Schäden durch Stromspitzen (z.B. bei Ein- oder Ausschaltimpulsen) sind einige Bausteine mit einem Power-Boost *) ausgerüstet, der über kurze Zeiten höhere Stromwerte als maximal angegeben führen kann. Anpassungsschaltung Entsprechendes gilt für den Dauerstrom. Ein häufiges Überschreiten dieses Wertes kann zu vorzeitigem Verschleiß und zur Zerstörung des Optokoppler-Halbleiters führen. Da auch eine direkte Abhängigkeit zwischen Strom und Umgebungstemperatur besteht, wird zu allen OptokopplerBausteinen und Halbleiterrelais eine Derating-Kurve *) angegeben. Laststromkreis Anpassungsschaltung Anpassungsschaltung Für die Nennschaltspannung von Optokoppler-Bausteinen und Halbleiterrelais wird in der Regel ein Spannungsbereich angegeben (z.B. 5 ... 48 V DC), der weder unter- noch überschritten werden darf. Schaltverstärkung Ausgangsschaltung Anpassungsschaltung Die Ausgangsschaltung (Laststromkreis) out AC-Ausgang W *) detaillierte Erklärung des Begriffes siehe Glossar ab Seite W.36 1427040000 – 2013/2014 W.31 Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang: Halbleiterrelais Schaltverstärkung Der Foto-Transistor des Optokopplers ist nur mit geringen Strom- und Spannungswerten belastbar. Daher wird für größere Ausgangslasten ein zusätzliches Halbleiter-Element angesteuert, das in der Lage ist, die entsprechenden Nennschaltspannungen und Nennschaltströme zu schalten. Bipolarer Transistor (DC) Für den Einsatz bei schwachen Strömen (≤ 0,5 A). Der bipolare Transistor verfügt über kurze Ansprechzeit und macht dadurch hohe Schaltfrequenzen möglich. Schaltverstärkung Transistor MOSFET TRIAC MOSFET (DC) Für den Einsatz bei hohen Lastströmen (bis 10 A). Der geringe Übergangswiderstand des MOSFET erzeugt nur sehr kleine Leckströme (< 10 µA) mit geringer Verlustleistung. TRIAC (AC) Ein TRIAC vereint das Funktionsprinzip von antiparellel geschalteten Thyristoren in einem Bauteil. Ein Thyristor ist von der Funktion vergleichbar mit einer Einwege-Diode. Für Wechselströme wird daher eine entgegengesetzte parallele Schaltung zweier Thyristoren eingesetzt. W W.32 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang: Halbleiterrelais Schalten unterschiedlicher Lasten Eine besondere Herausforderung an die Schaltungen im Laststromkreis von Optokoppler-Bausteinen und Halbleiterrelais stellen unterschiedlichen Lastarten der möglichen Anwendungen dar (ohmsche, induktive, kapazitive Last). Je nach Einsatzfall sollte bewusst sein, welche Auswirkungen diese Lasten auf den eingesetzten Baustein haben, und wie eine entsprechende Schutzvorrichtung ausgelegt sein muss. Generell ist dafür zu sorgen, dass die Verlustleistung am Verstärker-Halbleiter nicht über längere Zeit einen zulässigen Grenzwert überschreitet. Dies würde zur Überhitzung und schließlich zur Zerstörung des Bauteils führen. Schalten kapazitiver Last Kapazitive Lasten treten auf, wenn sich im Laststromkreis ein Kondensator befindet. Dieser wirkt im Einschaltmoment wie ein Kurzschluss und bewirkt einen hohen Einschaltstrom. Wird dieser Strom nicht begrenzt, so kann er zur Zerstörung des Verstärker-Halbleiters führen. Einschalten kapazitiver Lasten Stromstärke Schalten ohmscher Last Da sich bei ohmschen Lasten die Stromstärke im Laststromkreis und die Spannung über dem VerstärkerHalbleiter umgekehrt proportional zueinander verhalten, stellen sie in der Regel kein Problem dar. Das Einhalten der maximalen Strom- und Spannungsstärken der Bausteine ist hier ausreichend. Ein Sonderfall liegt beim Schalten von Glühlampen vor. Durch den geringen Kaltwiderstand können beim Einschalten Überströme mit dem 10- bis 20-fachen des Betriebstroms auftreten. Für diese möglichen Überlasten, die dem Effekt bei kapazitiver Last entsprechen, müssen die Bauteile ausgelegt sein. Betriebsstrom 0A Schalten induktiver Last Bei induktiven Lasten, die vor allem beim Einsatz von Spulen im Laststromkreis vorliegen, entsteht die Problematik beim Ausschalten. Durch den Stromfluss in der Spule hat sich ein Magnetfeld aufgebaut, das schlagartig zusammen bricht und eine hohe Induktionsspannung erzeugt. Diese Spannungsspitze muss über eine parallel geschaltete Diode kurzgeschlossen werden (Freilaufdiode). Die dafür nötige Zeit führt allerdings zu einer Abfallverzögerung. Ausschalten induktiver Lasten W Betriebsspannung 0A Ausschaltpunkt 1427040000 – 2013/2014 Zeit Spannungsstärke Einschaltpunkt Zeit W.33 Technischer Anhang/Glossar Technischer Anhang: Halbleiterrelais Schutzmaßnahmen Der Aufbau des Optokopplers, der schnelles und sensibles Schalten ermöglicht, macht das Bauteil allerdings auch anfällig gegenüber Störeinflüssen. Daher kommen in allen Weidmüller Optokoppler-Bausteinen und Halbleiterrelais vielfältige Maßnahmen zum Schutz vor Überlastungen und Störimpulsen zum Einsatz. Freilaufdioden (DC) Freilaufdioden werden vor allem zum Schutz von Überspannung eingesetzt, die beim Abschalten einer induktiven Gleichspannungslast (Elektromotor, Relaisspule) durch Selbstinduktion auftreten. Auftretende Spannungsspitzen werden auf den Wert der Dioden- Durchlassspannung begrenzt und Überschreitungen über die Diode abgeleitet. Dies führt allerdings zu einer Verzögerung des Spannungsabfalls und damit des Schaltvorgangs. Schutzmaßnahmen Zener-Diode Suppressordiode Freilaufdiode RC-Glied Varistor Zener-Diode / Suppressordiode (DC) Diese verhalten sich in Durchlassrichtung wie normale Dioden. In Sperrrichtung werden sie ab einer bestimmten Spannung (Durchbruchspannung) niederohmig. Hohe Überspannungsenergien können zur Zerstörung von Zener-Diode / Suppressordiode führen. Varistor (AC/DC) Das Funktionsprinzip des Varistor basiert ebenfalls auf einer Durchbruchspannung, allerdings mit schnelleren Reaktionszeiten. Es können höhere Energien abgeleitet werden, die jedoch zu einer Alterung des Bauteils führen. Dies reduziert im Laufe der Zeit die Durchbruchspannung und erhöht den Leckstrom. RC-Glied (AC) Bei dem RC-Glied werden Spannungsspitzen über einen Kondensator kompensiert. Auf Grund der Lade- und Entladeeigenschaften werden Störimpulse nicht erst beim Erreichen der Überlast, sondern schon während des Ansteigens der Spannung herausgefiltert. Daher werden RC-Glieder auch zum Schutz vor Störimpulsen eingesetzt, um Fehlschaltungen auszuschließen. W W.34 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar W 1427040000 – 2013/2014 W.35 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Halbleiterrelais Glossar: Halbleiterrelais A Abmessung Maßangaben in Millimeter. Länge Breite Höhe AC Art der Isolation Ausschaltspannung Ausschaltverzögerung Bezieht sich sowohl auf Wechselgrößen wie Spannung oder Strom als auch auf dementsprechend betriebene Geräte oder auf Größen, die auf diese Geräte Bezug nehmen. Daten gelten für 50 Hz, sofern nicht anders angegeben. Qualität des Isolationssystems, abhängig vom Design und den Applikationsbedingungen: • Funktionsisolierung: Isolierung zwischen aktiven Teilen – erforderlich für die einwandfreie Funktion des Relais. • Basisisolierung: Isolierung aktiver Teile zum grundlegenden Schutz gegen elektrischen Schlag. • Doppelte Isolierung: Besteht aus einer Basisisolierung und zusätzlicher Isolierung. • verstärkte Isolierung: Eine einzige „verstärkte“ Isolierung aktiver Teile, die einen gleichwertigen Schutz gegen elektrischen Schlag gewährt wie eine doppelte Isolierung. Die doppelte setzt sich aus einer Basis- und einer zusätzlichen Isolierung zusammen, wobei die zusätzliche Isolierung dann Schutz gegen elektrischen Schlag bietet, wenn die Basisisolierung ausfällt. Wert der Spannung an dem ein Optokoppler/Halbleiterrelais sperrt. Typisches Zeitintervall vom Abschalten der Steuerspannung eines leitenden Halbleiterrelais bis zum Sperren des Ausgangskreises. B Bemessungsspannung (Isolation) Betriebstemperatur Brennbarkeit nach UL W W.36 Spannung, nach der die Isolationsdaten bemessen sind - sie bildet die Grundlage zur Dimensionierung der Kriechstrecken. Zulässige Umgebungstemperatur – bezogen auf eine definierte relative Luftfeuchtigkeit – bei der ein Produkt unter Nennlast betrieben werden darf. Angabe der Brandklasse gemäß der Spezifikation UL 94 (Underwriters Laboratories, Inc., USA). Brennbarkeits-Tests nach UL 94 für Kunststoff­ materialien prüfen und klassifizieren die Eigenschaften zur Ausbreitung und dem Verlöschen eines in Brand gesetzten Materials. Die Relais-relevanten Brandklassen nach UL 94 lauten V-0, V-1, V-2 und HB. 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Halbleiterrelais C CE Abkürzung für: Communauté Européenne (Europäische Gemeinschaft). Mit der CE-Kennzeichnung bestätigt der Hersteller die Konformität des Produkts mit den zutreffenden EG-Richtlinien und die Einhaltung der darin festgelegten „wesentlichen Anforderungen“. Derzeit verbindlich ist die EMV-Richtlinie 2004/108/EG und die Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG. D DC Derating / Derating-Kurve Strom der dauernd geführt werden kann, ohne die Grenzwerte für die KontaktErwärmung unter bestimmten Bedingungen zu überschreiten. Bezieht sich auf zeitunabhängige elektrische Größen wie Spannung oder Strom (DC, Gleichspannung). Bei höheren Umgebungstemperaturen reduziert sich der Dauerstrom, dargestellt anhand einer Derating-Kurve (Lastminderungskurve). Fließender Strom verursacht Wärme, die mit steigender Stromstärke selbst ansteigt. Elektrische Bauteile besitzen eine obere Grenztemperatur, was ihre Funktionsfähigkeit beschränkt. Da sich der Temperatureinfluss auf die Bauteile aus der Umgebungstemperatur und der durch den Strom erzeugten Wärme zusammensetzt, muss bei steigender Temperatur der Strom gesenkt werden, um die obere Grenztemperatur nicht zu überschreiten. Das Verhältnis aus vorherrschender Temperatur und daraus resultierender maximaler Stromstärke beim Einhalten der Grenztemperatur wird in der Derating-Kurve abgebildet. Derating-Kurve Stromstärke Dauerstrom verbotener Bereich Betriebsbereich Temperatur DIN-Schiene Sofern nicht anders angegeben, werden Weidmüller Produkte für die DINSchienen-Montage (Schienen nach TH35-7.5 / EN60175) gebaut und geprüft; andere oder ähnliche Formen (z.B. TH35-15) können funktionstüchtig sein, sie sind aber dafür weder getestet noch freigegeben. E Eigenerwärmung 1427040000 – 2013/2014 Temperaturzunahme eines Geräts während des Betriebs aufgrund der Verlustleistung der Relaisspule und der Schaltkontakte. Bei Halbleitern (etwa Transistorausgang) ist die Temperaturzunahme eine Folge der Verlustleistung. W W.37 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Halbleiterrelais Einbaulage Eingangsfrequenz Einschaltspannung Einschaltverzögerung Einsteckzyklen Erd- und Masseschleifen Mechanische und elektronische Relais lassen sich in der Regel beliebig einbauen (Lage), abgesehen von einschränkenden Angaben. Zur Sicherstellung der Stromführung und Wärmeableitung gilt es, Anschlüsse vollständig und mit angemessenen Querschnitten zu kontaktieren. Bei der Anordnung zu berücksichtigen sind die Faktoren Isolationsanforderung, Wärmeableitung und ggf. gegenseitige magnetische Beeinflussung. Zahl der Schaltspiele pro Zeiteinheit. Die maximale Schalthäufigkeit für mittlere Lasten kann höher als der für die Nennlast angegebene Wert sein, sofern die Schaltcharakteristik der Last die Temperatur nicht erhöht. Wert der Spannung an dem ein Optokoppler/Halbleiterrelais leitend wird. Typisches Zeitintervall vom Einschalten der Steuerspannung eines sperrenden Halbleiterrelais bis zum Leiten des Ausgangskreises. Fassungen und Zubehör sind für 10 Einsteckzyklen ohne elektrische Last ausgelegt - sofern nicht anders angegeben. Bezeichnen die Verbindung zweier Potentiale über ihren Erd- oder Masseanschluss. Ein Potentialgefälle zwischen dem Erd- oder Masseanschluss zweier Geräte (z.B. Sensor und Steuerung), die direkt miteinander verdrahtet sind, bewirkt einen Stromfluss über Erde oder das gemeinsame Gehäuse. Diese Störströme können zu unterschiedlichen Problemen führen, so etwa bei der Erfassung von Messsignalen oder der Ansteuerung von Aktoren. Bei der Übertragung von Schalt- oder Messsignalen, mit einer Potentialtrennung zwischen Steuer- und Laststromkreis, kann es nie zu einem geschlossenen Stromkreis über den Erd- oder Masseanschluss kommen - und folglich zu keinem Störstrom. Erd- und Masseschleifen Verbindungselement ohne galvanische Trennung Verbindungselement mit galvanischer Trennung W W.38 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Halbleiterrelais F Standardbedingungen: Jährliche durchschnittliche relative Luftfeuchte > 75 % bei Umgebungstemperatur von 21 °C, an 30 Tagen, gleichmäßig über das Jahr verteilt sowie 95 % bei Umgebungstemperatur w von 25 °C, an übrigen Tagen vereinzelt 85 % bei 23 °C. Kondensieren oder Vereisen ist nicht zulässig – betrifft Lagerung und/oder Betrieb. Für Betrieb und Lagerung bei anderen Bedingungen müssen Kondensation oder Vereisen durch Temperaturänderung/-schocks vermieden werden. Betrieb und Lagerung innerhalb der in der Grafik angegebenen Grenzen. Rel. Feuchte (% RF) Feuchte / Kondensation 100 Umgebungsbedingungen 80 Bereich für Gebrauch 60 und Lagerung TUmg > 0 ° Kondensation vermeiden 40 20 TUmg < 0 ° Vereisen vermeiden 0 -40 -20 0 +20 +40 +60 +80 +100 Umgebungstemperatur [°C] G Galvanische Trennung Potentialfreie Isolierung zwischen elektrischen Teilen. Bei galvanischer Trennung fließen keine Ladungsträger von einem Stromkreis in einen anderen, zwischen den Stromkreisen besteht also keine elektrisch leitfähige Verbindung. Die Stromkreise können aber gleichwohl elektrische Leistung oder Signale austauschen und zwar über Magnetfelder, mittels Infrarotstrahlung oder durch Ladungsverschiebung. H Halbleiterrelais Halbleiterrelais, deren Schaltelement ein elektronisches Bauteil wie zum Beispiel Transistor, Thyristor oder Triac ist. Halbleiterrelais arbeiten verschleißfrei, im Vergleich zu Relais haben sie eine hohe Schaltfrequenz. Zu beachten sind entgegen einem Relais - die höheren Verluste im Laststromkreis. Die galvanische Trennung erfolgt durch einen integrierten Optokoppler I Induktive Lasten Isolation nach EN 50178 1427040000 – 2013/2014 siehe Lastkategorie Angaben zur Isolationskoordination mit: • Art der Isolation • Nennspannung des Versorgungssystems • Verschmutzungsgrad • Stoßspannungsfestigkeit • Überspannungskategorie W W.39 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Halbleiterrelais Isolierstoffgruppe Die Isolierstoffe werden entsprechend ihren Vergleichszahlen der Kriechwegbildung (Comparative Tracking Index) CTI in folgende vier Gruppen eingeteilt: Gruppe I 600 CTI Gruppe II 400 CTI < 600 Gruppe IIIa 175 CTI < 400 Gruppe IIIb 100 CTI < 175 Die Vergleichszahlen der Kriechwegbildung müssen entsprechend IEC 60112 (DIN IEC 60112 / DIN VDE 0303-1) an speziell für diesen Zweck angefertigten Mustern mit Prüflösung A bestimmt worden sein. K Kurzschlussfest Abschalten der Endstufe eines Halbleiterrelais, um im Kurzschlussfall den Ausgangskreis vor Zerstörung zu schützen. L Lagertemperatur Lastkategorie (Halbleiterrelais) Leckstrom Zulässige Umgebungstemperatur, bezogen auf eine bestimmte relative Luft­ feuchtigkeit, bei der das Produkt im stromlosen Zustand gelagert werden darf. Einstufung der Last für Halbleiterrelais nach EN 62314 LC A – ohmsche Lasten oder geringe induktive Lasten LC B – Motorlasten LC C – elektrische Entladungslampen LC D – Glühlampen LC E – Transformatoren LC F – kapazitive Lasten Strom auf der Lastseite eines Optokopplers / Halbleiterrelais, der im gesperrten Zustand der Ausgangsstufe fließt. W W.40 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Halbleiterrelais Luft und Kriechstrecken Luft- und Kriechstrecken sind entscheidende Faktoren hinsichtlich der Isolationsfestigkeit von elektrischen Bausteinen. Die Kriechstrecke gibt an, welchen Abstand zwei spannungführende Elemente entlang einer Oberflächenstruktur mindestens haben müssen, um bei der angegebenen Betriebsspannung einen Stromfluss über den Isolierkörper auszuschließen. Einfluss auf die Kriechstrecke haben, neben der Betriebsspannung, auch die Wahl des Isoliermaterials (Isolierstoffgruppe) sowie die Schutzmaßnahmen gegenüber Verschmutzung (Verschmutzungsgrad). Die Luftstrecke gibt an, welchen direkten Abstand (über die Luft) zwei spannungführende Elemente mindestens zueinander haben müssen, um einen Ladungsfluss über die Luft zu vermeiden (Lichtbogen). Grundlage ist die zu erwartende Überspannung (Bemessungs-Stoßspannung). Weiteren Einfluss auf die Dimensionierung haben die eingesetzten Überspannungsschutz-Kategorie und der Verschmutzungsgrad. Luftstrecke Gehäusekontur Kriechstrecke Strom führende Teile M max. Schaltleistung max. Schaltstrom Montageabstand 1427040000 – 2013/2014 Die Schaltleistung errechnet sich aus dem Produkt von Schaltspannung und Schaltstrom (in VA für AC / in W für DC). Der max. Schaltstrom gibt an, welcher maximale Strom geschaltet werden kann. Abstand zwischen zwei benachbarten Bauteilen bei paralleler, gleichgerichteter Anordnung bzw. der Abstand zu anderen elektrischen Komponenten. Wegen der Isolationsanforderungen kann es erforderlich sein, den minimalen Abstand der Bauteile zu vergrößern oder eine andere Anordnung zu wählen. Die Wertangaben beziehen sich auf Bauteile in ‘Einzelanordnung’, sofern nicht anders angegeben. Zusätzlich zu dieser Definition gelten: • dichte Packung: Aufbau mit minimalem Montageabstand; dieser Minimalabstand bestimmt sich durch die Isolationsanforderungen bei 230 V AC und/oder durch mechanische Anforderungen für die Montage (z.B. Einsatz von Fassungen), • Einzelaufbau: Bauteile werden in jenem Abstand montiert, der keine thermische Beeinflussung von benachbarten Komponenten zulässt. W W.41 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Halbleiterrelais N Nenndrehmoment Nennleistung Nennschaltspannung Nennsteuerspannung Nennsteuerstrom Der angegebene Wert für das Drehmoment der Schrauben (Schraubanschlüsse) darf nicht überschritten werden. Nennwert der Leistung, die beim Anlegen der Nennsteuerspannung umgesetzt wird. Spannung am Ausgang - vor dem Schließen oder nach dem Öffnen des Kontakts. Nennwert der Ansprechspannung für das Relais Strom im Eingang der unter festgelegten Bedingungen benötigt wird, um den Ausgang zu schalten. R RoHS-Richtlinie 2002/95/EC RoHS steht für „Restriction of (the use of certain) Hazardous Substances“. Gemäß der EU-Richtlinie 2002/95/EC vom 01.07.2006 verpflichten sich die Mitgliedsstaaten, bei neuen elektronischen und elektrischen Geräten, die in den Handel kommen, auf die gefährlichen Stoffe Blei (Pb), Kadmium (Cd), Quecksilber (Hg), hexavalentes Chrom (Cr6), polybromierte Biphenyle (PBB) und polybromierte Diphenylether (PBDE) weitgehend zu verzichten, damit also Gesundheit und Umwelt zu schützen. Der Begriff ‘konform’ bedeutet, dass die gesamte Produktgruppe den Anforderungen der RoHS-Richtlinie entspricht. Der maximale Gewichtsanteil in homogenen Materialien liegt unterhalb der in der Direktive festgelegten Grenzwerte: 0,1% für Blei, hexavalentes Chrom, Quecksilber, PBB und PBDE und unterhalb 0,01% für Kadmium, oder fällt unter eine Ausnahmeregelung entsprechend dem Annex zur RoHS Richtlinie. S Schmitt-Trigger Schaltspannungen einer digitalen Ansteuerung haben, genau betrachtet, einen analogen Verlauf (kein 0 – 1 Übergang zwischen Maximal- und Minimalspannung). Daraus können – vor allem bei schneller Signalfolge – Ungenauigkeiten im Schaltergebnis resultieren. Ein Schmitt-Trigger hat hier die Funktion eines Schwellwertschalters. Beim Überschreiten der im Schmitt-Trigger eingestellten Schwellspannung, nimmt der Ausgang die maximal mögliche Ausgangspannung (logisch-1) an, andernfalls die minimal mögliche Ausgangspannung (logisch-0). In der Regel ist der Schmitt-Trigger mit einer Hysterese ausgelegt. Für das Einschalten ist eine höhere Schwellspannung eingestellt, als für das Ausschalten. Dies vermeidet, dass kleine Unregelmäßigkeiten einen Schaltvorgang auslösen. W W.42 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Halbleiterrelais Schutzart - (IEC 60529), IP Der Grad des vom Gehäuse gewährten Schutzes wird durch den IP-Code (IP = International Protection) gekennzeichnet. Diese Angabe ist gleichermaßen für Industrierelais und Zubehör relevant. Für Relais im Sinne von ‘Komponenten’ (z.B. Printrelais) siehe > Schutzart RT. Mit einer zweistelligen Zahl wird der Schutz des Geräts gegen Berührung und Fremdkörper (erste Ziffer) sowie Feuchtigkeit (zweite Ziffer) gekennzeichnet. Schutzgrade für Berührungs- und Fremdkörperschutz (1. Ziffer): Die erste Kennziffer gibt den Grad des Schutzes innerhalb des Gehäuses gegen das Eindringen fester Fremdkörper sowie gegen die Berührung gefährlicher Teile durch Personen an. 0 kein Schutz 1 Schutz gegen großflächige Körperteile, Durchmesser > 50 mm 2 Fingerschutz (Durchmesser 12 mm) 3 Werkzeuge und Drähte (Durchmesser > 2,5 mm) 4 Werkzeuge und Drähte (Durchmesser > 1 mm) 5 vollständiger Berührungsschutz 6 vollständiger Berührungsschutz Schutzgrade Wasserschutz (2. Ziffer) Spannungsfall Statusanzeige Stehspannung Steh-Stoßspannung Die zweite Kennziffer gibt den Grad des Schutzes gegen das Eindringen von Wasser in das Gehäuse an: 0 kein Schutz 1 Schutz gegen senkrecht fallendes Tropfwasser 2 Schutz gegen schräg (bis 15°) fallendes Tropfwasser 3 Schutz gegen Sprühwasser bis 60° gegen die Senkrechte 4 Schutz gegen allseitiges Spritzwasser 5 Schutz gegen Strahlwasser 6 Schutz gegen starkes Strahlwasser (Überflutung) 7 Schutz gegen zeitweiliges Untertauchen 8 Schutz gegen dauerndes Untertauchen Abfallende Spannung über den Optokoppler, gemessen bei voller Last Die Anzeige der Status-LED im Eingangssteuerkreis kann in folgenden Fällen vom Zustand im Kontaktkreis abweichen: • bei verschweißten/defekten Schaltelementen • bei Störstrahlungen bzw. Restspannungen auf den Signalleitungen. Bei Umgebungstemperaturen > 50 ° Celsius kann es zu einer Verringerung der Leuchtstärke kommen. An ein Betriebsmittel unter festgelegten Prüfbedingungen angelegte Spannung, die keinen Durchschlag und/oder Überschlag eines geeigneten Prüflings hervorruft. Höchster Wert der Stehspannung von festgelegter Form und Polarität, welche unter festgelegten Bedingungen zu keinem Durchschlag der Isolierung führt. W 1427040000 – 2013/2014 W.43 Technischer Anhang/Glossar Glossar: Halbleiterrelais T Transienten Transienten sind kurzfristig auftretende Strom- oder Spannungs­spitzen, die durch Störungen im Versorgungsnetz oder durch elektromagnetische Strahlung entstehen. Auf der Steuerstromseite eines Optokopplers können sie einen unbeabsichtigten Schaltvorgang auslösen oder im Extremfall das Bauteil zerstören. Bei einem Wechselstrom betriebenen Laststromkreis können Transienten die maximal zulässige Durchlassspannung überschreiten, was wiederum den Thyristor oder Triac aktiviert. Da diese recht hohe Schaltgeschwindigkeiten aufweisen, genügen selbst sehr kurze Impulse für eine Fehlschaltung. U Überspannungskategorie Die Überspannungskategorie eines Stromkreises oder eines elektrischen Systems ist konventionell nummeriert (von I bis IV) und stützt sich auf die Begrenzung oder Kontrolle der angenommenen Stoßspannungswerte, die in einem Stromkreis (oder elektrischen System mit unterschiedlichen Netzspannungen) auftreten können. Die Zuordnung zu einer bestimmten Überspannungskategorie hängt von den Maßnahmen ab, die zum Einsatz kommen, um Überspannungen zu beeinflussen – also zu mindern. Überspannungskategorie I • Geräte, die zum Anschluss an die feste elektrische Installation eines Gebäudes bestimmt sind. Außerhalb des Gerätes sind, entweder in der festen Installation oder zwischen der festen Installation und dem Gerät, Maßnahmen zur Begrenzung der transienten Überspannungen auf den betreffenden Wert getroffen worden. Überspannungskategorie II • Geräte, die zum Anschluss an die feste elektrische Installation eines Gebäudes bestimmt sind, z. B.: Haushaltsgeräte, tragbare Werkzeuge, Überspannungskategorie III • Geräte, die Bestandteil der festen Installation sind, und andere Geräte, bei denen ein höherer Grad der Verfügbarkeit erwartet wird, z. B.: Verteilertafeln, Leistungsschalter, Verteilungen (einschließlich Kabel, Sammelschienen, Verteilerkästen, Schalter, Steckdosen) in der festen Installation und Geräte für industriellen Einsatz sowie andere Geräte wie stationäre Motoren, mit dauerndem Anschluss an die feste Installation. W Überspannungskategorie IV • Geräte für den Einsatz an oder in der Nähe der Einspeisung in die elektrische Installation von Gebäuden, und zwar von der Hauptverteilung aus in Richtung zum Netz hin gesehen, bestimmt, z.B.: Elektrizitätszähler, Überstromschutzschalter und Rundsteuergeräte. V Verpackungseinheit W.44 Angabe der kleinsten Abgabemenge (z.B. in einer Stange) bzw. der Menge pro Karton. 1427040000 – 2013/2014 Technischer Anhang/Glossar Verschmutzungsgrad Unter Verschmutzung wird jegliches Fremdmaterial verstanden – gleich ob fest, flüssig oder gasförmig (ionisiertes Gas) – das die Durchschlagfestigkeit oder den Oberflächenwiderstand des Isolierstoffs beeinträchtigen kann. Die Norm sieht vier Verschmutzungsgrade vor. Ihre Nummerierung und Einteilung basiert auf der Quantität des Verschmutzungsstoffs oder auf der Häufigkeit, mit der dieses Phänomen eine Minderung der Durchschlagsfestigkeit und/oder des Oberflächenwiderstandes hervorruft. Verschmutzungsgrad 1: • Es liegt keine oder nur trockene, nicht leitfähige Verschmutzung vor. Verschmutzung bleibt ohne Einfluss. Verschmutzungsgrad 2: • Es liegt nur nichtleitfähige Verschmutzung vor. Gelegentlich ist mit vorübergehender Leitfähigkeit durch Betauung zu rechnen. Verschmutzungsgrad 3: • Es tritt leitfähige Verschmutzung auf oder trockene, nicht leitfähige Verschmutzung, die leitfähig wird, da Betauung zu erwarten ist. Verschmutzungsgrad 4: • Die Verschmutzung führt zu einer beständigen Leitfähigkeit, etwa hervorgerufen durch leitfähigen Staub, Regen oder Schnee. Anmerkung: Verschmutzungsgrad 3 ist typisch für industrielle oder ähnliche Umgebungen, Verschmutzungsgrad 2 für Haushalte oder ähnliche Umgebungen. Z Zulassungen, Prüfzeichen Mit den Prüfzeichen bestätigen unabhängige (behördliche oder private) Zulassungsstellen und Prüfhäuser die Übereinstimmung mit den jeweiligen Vorschriften und/oder die Einhaltung spezifizierter Produkteigenschaften. Anmerkung: Die Bestellschemata gestatten eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten, jedoch sind nicht alle Varianten als Standardtypen (Bestellnummern) definiert und möglicherweise auch nicht in der Liste der zugelassenen Relais enthalten. Technische Daten und zugelassene Typen auf Anfrage. CSA Canadian Standards Association, Kanada GL Germanischer Lloyd, Deutschland TÜV Technischer Überwachungs-Verein, Deutschland UL Underwriters Laboratories, Inc., USA; UR Component Recognition Mark for the United States cUR UL Component Recognition Mark for Canada omponent Recognition Mark for the United States and Canada cURus UL C cULus UL Component Listing Mark for the United States and Canada VDE VDE-Prüfstelle, Deutschland (Gutachten mit Fertigungsüberwachung) 1427040000 – 2013/2014 W W.45 Technischer Anhang/Glossar W W.46 1427040000 – 2013/2014
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