Halbleiterrelais

Halbleiterrelais, im Englischen Solid-State Relay (SSR), sind aus Halbleitern aufgebaute Relais. Sie bieten dieselbe Grundfunktion wie herkömmliche Relais und verwenden ein kleines Kontrollsignal zur Handhabung und Steuerung höherer Ströme oder Spannungen. Zudem sind sie mit einem Sensor ausgestattet, der auf dieses Kontrollsignal reagiert und einen Strom an den Lastkreis anlegt.

Halbleiterrelais bieten zahlreiche Vorteile und Nutzen. Dadurch, dass sie keinerlei bewegliche Teile beinhalten, bieten sie bei sachgemäßem Gebrauch eine sehr lange Lebensdauer. Dabei überstehen sie Millionen von Schaltzyklen ohne Anzeichen von Verschleiß. Bei SSRs bilden sich keinerlei Lichtbögen. SSRs sind darüber hinaus ausgesprochen unempfindlich gegenüber Schocks und Vibrationen. Da bei SSRs keinerlei mechanische Bewegung stattfindet, sind sie so gut wie geräuschlos. Dies erweist sich besonders bei Schaltschränken mit mehreren Dutzend Relais als großer Vorteil.

Die meisten SSRs benötigen weniger Energie als ein herkömmliches Relais und können AC- und DC-Spannungen gleichermaßen handhaben. SSRs mit AC-Auslass ermöglichen zwei verschiedene Einschaltverhalten – zum einen unmittelbar, zum anderen mit Nulldurchgang. SSRs bieten zudem eine sehr hohe Schaltleistung, während die kurze Reaktionszeit keinerlei nennenswerte Kontaktprellung bewirkt. Mit ihrer kurzen Reaktionszeit besteht ein weiterer Vorteil von SSRs darin, dass sie die Stromversorgung des jeweiligen Geräts sehr präzise anlegen und unterbrechen können. Bei diesem Punkt können die traditionellen Standardrelais mit elektromechanischer Schaltung einfach nicht mithalten.

All diese Punkte, sowie die Verwendung Boolescher Logik für programmierbare Controller, Computer und digitale Schaltkreise, führten dazu, dass SSRs mittlerweile sehr weit verbreitet sind. SSRs sind eine zuverlässige Option.

Wie funktioniert ein Halbleiterrelais?

Halbleiterrelais erfordern zahlreiche verschiedene Komponenten. Zunächst benötigen sie einen Eingangsschaltkreis. Dabei kann jeder einzelne Schaltkreis in einem bestimmten Spannungsbereich betrieben werden. SSRs benötigen einen Optokoppler-Chip, der für Potentialtrennung sorgt und Schaltkapazitäten zwischen niedrigen und hohen Frequenz bietet. Ein solcher Chip funktioniert ähnlich wie ein Anker in herkömmlichen Relais. Darüber hinaus benötigt ein Halbleiterrelais auch einen Ausgangsschaltkreis, der entweder auf AC- oder auf DC-Spannung geschaltet werden kann.

Bei der Wahl von SSRs ist es besonders wichtig, die auftretende Spannung zu bestimmen und zu wissen, ob es sich um eine AC- oder eine DC-Spannung handelt. Bestimmen Sie die erforderlichen Werte für Spannung und Stromstärke. Sie sollten immer wissen, was Sie benötigen und was Sie schalten – andernfalls kann das Relais nicht sachgemäß bzw. überhaupt nicht funktionieren. Darüber hinaus können somit Sicherheitsrisiken von vornherein verhindert werden.

Wofür werden Halbleiterrelais eingesetzt?

Halbleiterrelais werden heutzutage in vielen verschiedenen Arten von Produkten und Geräten eingesetzt. So findet man sie in Transformatoren, Heizgeräten, Motoren, AC- und DC-Netzteilen, Haltevorrichtungen für Leuchtstofflampen, sowie in Computern und allerlei elektronischen Geräte für den Endverbraucher.

Halbleiterrelais eignen sich besonders gut für Anwendungen im Bereich Wärmeregelung. Dabei entspricht dieser Bereich tatsächlich dem größten Anwendungsbereich dieser Relais. Zu den am weitesten verbreiteten Geräten mit Halbleiterrelais zählen kunststoffformende Anlagen und Gussmaschinen, sowie Schweißgeräte, Klimaanlagen und professionelle Küchengeräte. Besonders beliebt sind SSRs aufgrund ihrer hohen Lebensdauer und der Tatsache, dass sie keinerlei Wartungsarbeiten erfordern. Zudem bieten sie eine sehr präzise Temperaturregelung. Auch werden SSRs oftmals in Gebläsen, Lüftern, Heizgeräten und Anlagen mit Ventilsteuerung eingesetzt.

SSRs eignen sich darüber hinaus auch für viele verschiedene Beleuchtungsregelungsanlagen – sowohl im kommerziellen Bereich als auch für Theater und ähnliches. Dabei werden SSRs vor allen Dingen zum Dimmen und für schnelle Schaltvorgänge ausgewählt. Sie arbeiten geräuschlos und sind auch hier besonders wegen ihrer hohen Lebensdauer und der Wartungsfreiheit vorteilhaft.

Zu weiteren Anwendungsbereichen von SSRs zählen Vorrichtungen zur Bewegungssteuerung, darunter Aufzüge, Lüfter, Hebezeug und sogar Fitnessgeräte. Mit ihrer Robustheit und Stoßfestigkeit eignen sie sich ideal für derartige Anwendungen.

Welche Parameter fallen bei Halbleiterrelais an und was bedeuten sie?

·         Montageart – SSRs sind je nach Anwendungsbereich mit verschiedenen Montagearten erhältlich. So können sie auf einer Leiterplatte, einer Schiene oder auf einer flachen Oberfläche montiert werden. Verschiedene Adapter können die Montage an verschiedenen Oberflächen noch vereinfachen.

·         Anschlussart – beschreibt die verschiedenartigen Anschlüsse für SSRs. Hierzu zählen modulare Klemmengehäuse, Stecksockel für die Montage an Schienen und vieles mehr.

·         Maximaler Laststrom – der maximale Laststrom gibt an, wieviel Strom durch einen Sensor fließen kann, ohne eine Störung oder gar einen Kurzschluss zu verursachen.

·         Minimale Lastspannung – die minimale Lastspannung hingegen gibt an, wie hoch die Spannung an einem Relais mindestens sein muss, damit das Relais noch immer sicher auslösen kann.

·         Maximale Lastspannung – die maximale Lastspannung beschreibt, wie hoch die Spannung an einem SSR maximal sein kann.

·         Minimale Steuerspannung – als minimale Steuerspannung wird die niedrigste Spannung bezeichnet, bei der ein Halbleiterrelais ausgelöst werden kann. Dieser Wert variiert je nach Anwendungsbereich.

·         Maximale Steuerspannung – die maximale Steuerspannung ist die höchste Spannung, die durch ein SSR fließen kann.

·         Schalttyp – Halbleiterrelais verfügen über zahlreiche verschiedene Schalttypen, die der Anwendung entsprechend ausgewählt werden können. Zu den geläufigsten Schalttypen zählen Nulldurchgang, Zufallsschaltung und Schaltungen mit proportionaler Steuerung. Schaltungen mit Nulldurchgang sind am weitesten verbreitet und übernehmen den Schaltvorgang von nicht-leitend auf leitend. Die Zufallsschaltung ist asynchron und schaltet sich direkt nach Auftreten des Kontrollsignals an. Schaltungen mit proportionaler Steuerung versorgen das jeweilige Gerät mit einer sogenannten proportionalen Leistung.

·         Ausgabegeräte – die Ausgabegeräte von Halbleiterrelais können mitunter stark variieren. Dabei können sie digital gestaltet und mit LED-Displays ausgestattet sein oder aber als simples Gehäuse mit keinerlei beweglichen Teilen realisiert sein. Das Design des Ausgabegeräts hängt von der Bauart und der Funktion des jeweiligen Halbleiterrelais ab.

·         Kontaktanordnung – die Kontaktanordnung variiert mit den verschiedenen Arten von SSRs. Dabei können SSRs über verschiedene Kontaktzahlen und verschiedenartige Steckverbinder verfügen.

·         Minimaler Laststrom – der minimale Laststrom gibt an, wie hoch der Strom mindestens sein muss, damit der Sensor weiterhin zuverlässig arbeiten kann.

·         Maximale Einschaltzeit – beschreibt die zum Einschalten eines Halbleiterrelais mindestens erforderliche Zeit. Diese Zeit ist allgemein sehr gering und liegt im Bereich von 3 ms oder weniger.

·         Leckstrom im „Aus“-Zustand – andere Bezeichnungen hierfür sind Laststrom und Reststrom; dabei beschreibt dieser Parameter, wieviel Strom erforderlich ist, um ein Gerät in ausgeschaltetem Zustand funktionsbereit zu halten. Dieser Leckstrom kann bei verschiedenen Halbleiterrelais variieren.

·         Gehäuseform – die Gehäuseform gibt an, wie das SSR aufgebaut ist. Bauart und Größe des Gehäuses können variieren, sind im Großen und Ganzen jedoch immer gleich. Die Größe hängt selbstverständlich von der Größe des Relais ab, ist aber in den meisten Fällen eher klein.

·         Maximale Betriebstemperatur – sämtliche Halbleiterrelais und Zubehörartikel einer Anlage können nur in einem ganz bestimmten Temperaturbereich arbeiten. Dabei gibt die maximale Betriebstemperatur die Obergrenze für die Temperatur an, bis zu der ein SSR zuverlässig eingesetzt werden kann. Für bestmögliche Ergebnisse ist es nötig, den jeweiligen Temperaturbereich zu kennen.

·         Minimale Betriebstemperatur – analog zu dem vorangegangen Maximum, verfügen SSRs auch über eine minimale Betriebstemperatur. Fällt die Temperatur unter diesen Wert ab, der bei bis zu 30 Grad unter null liegen kann, kann das Halbleiterrelais bzw. die Anlage ausfallen. Dabei liegt es in Ihrem Interesse, den Temperaturbereich zu kennen, in dem all Ihre eingesetzten Produkte problemlos arbeiten können.

Welche Zubehörartikel sind für Halbleiterrelais erhältlich?

·         Halbleiterrelais-Abdeckungen – Abdeckungen sind in verschiedenen Größen und für verschiedene Spannungen erhältlich, die allermeisten arbeiten jedoch mit AC- und DC-Steuerung. Stimmen Sie unbedingt die technischen Daten der Abdeckung auf das von Ihnen gewünschte SSR ab. Achten Sie auch darauf, dass Halbleiterrelais-Abdeckungen nicht immer mit einem Kühlkörper ausgestattet sind. Ein solcher Kühlkörper ist unabdingbar für Anwendungen mit SSRs.

·         Halbleiterrelais DIN-Schienen-Adapter – diese Adapter kommen in verschiedenen Formen und Varianten, um Ihnen die Montage und die Installation von Halbleiterrelais zu erleichtern. Viele Halbleiterrelais DIN-Schienen-Adapter bieten sowohl Optionen zur Montage an DIN-Schienen als auch zur Montage an Oberflächen.

·         Halbleiterrelais Filter – Filter können helfen, den Output industrieller Anlagen zu steuern. Diese Filter können mühelos installiert werden und passen zu den allermeisten Halbleiterrelais – sie müssen nur kompatibel sein. Manche Halbleiterrelais Filter ermöglichen zudem die Filterung induktiver und ohmscher Lasten. Vor allen Dingen sind sie jedoch dafür da, Störgeräusche zu unterdrücken.

 

·         Halbleiterrelais Kühlkörper – ein Kühlkörper ist dringend erforderlich für Anwendungen mit SSRs. Ein Kühlkörper sorgt für die Kühlung des jeweiligen Geräts, damit dieses dauerhaft betrieben werden kann. Dabei stellt der Kühlkörper sicher, dass die Temperatur zu keiner Zeit die maximale Betriebstemperatur des Halbleiterrelais und des jeweiligen Geräts übersteigt. Halbleiterrelais Kühlkörper sind in verschiedenen Größen erhältlich und können mit nahezu jedem beliebigen Gerät und Halbleiterrelais gekoppelt werden. Achten Sie darauf, dass der Kühlkörper groß genug für das zu kühlende Gerät ist.

 

·         Halbleiterrelais Lötfahnenanschluss – ein Lötfahnenanschluss ist eine elektrische Verbindungsstelle. Dabei wird der entsprechende Draht durch Anziehen einer Schraube an Ort und Stelle gehalten. Halbleiterrelais Lötfahnenanschlüsse sind sehr simpel gestaltete Verbinder.

 

·         Halbleiterrelais Montage-Kits – Montage-Kits für SSRs enthalten in der Regel alle Teile und Komponenten, die Sie für die Installation eines Halbleiterrelais benötigen. Dabei sind bestimmte Kits auf Geräte bestimmter Bauarten und Größen ausgelegt – achten Sie also darauf, dass Sie ein passendes Kit verwenden. Halbleiterrelais Montage-Kits beinhalten allgemein folgende Teile: Widerstand, Anschlussklemmenblock, Gehäuse, Leiterplatte, Profilextrusion und Schrauben.

 

 

·         Halbleiterrelais-Montageschrauben – die Schrauben, die bei einem Montage-Kit mitgeliefert werden, sind auch separat erhältlich. Halbleiterrelais-Montageschrauben interagieren mit den Teilen zur Montage und Aufbewahrung von Halbleiterrelais.

 

·         Halbleiterrelais Halbleitersicherungen – eine solche Halbleitersicherung ist besonders wichtig zum Schutz von Halbleitergeräten (wie SSRs) vor Überstrombedingungen. Halbleiterrelais Halbleitersicherungen verfügen über einen sehr schnellen Auslösemechanismus zur Senkung des Kurzschluss-Risikos. Denken Sie daran, dass diese Halbleitersicherungen lediglich Kurzschlüsse verhindern können – sie entsprechen nicht einer herkömmlichen Sicherung mit Strombegrenzung.

 

·         Wärmeleitfolien – da sich SSRs auch bei Verwendung eines Kühlkörpers oftmals aufheizen, können Wärmeleitfolien eine ideale Lösung sein. Diese Folien eignen sich hervorragend zum Ableiten von Wärme. Sie können den thermischen Widerstand der jeweiligen Geräte verringern und eignen sich zudem für Anwendungen in den verschiedensten Temperaturbereichen. Wärmeleitfolien sind hilfreich für viele verschiedene Anwendungen.