Omron Electronic Components
Relais verbessern das Energiemanagement
Relais und Schalter spielen laut Omron-Manager Fabrizio Petris »beim Energiemanagement eine zentrale Rolle, weil sie dafür sorgen, dass Systeme oder Teile eines Systems vollständig abgeschaltet werden und keinen Strom verbrauchen, solange sie nicht in Betrieb sind«.
Viele neue Systementwicklungen jedoch, die auf erneuerbaren Energien basieren, weisen Eigenschaften auf, denen herkömmliche Schalter etwa beim häufigen Dauerschalten höherer Gleichströme »nicht gerecht werden«. Überdies verbrauchen die Relais beim Schalten Energie, was sich aber durch ein entsprechendes Design zumindest minimieren lässt.
Derzeit unternehmen die Relais-Hersteller große Anstrengungen, »den Wirkungsgrad ihrer Relais zu verbessern, weil diverse Schlüsseleigenschaften wie Schaltleistung, Schaltdauer, Spulentyp, Lastenisolierung und die physikalische Konstruktion sich spürbar auf die gesamte Energieeffizienz eines Geräts auswirken«, betont Fabrizio Petris, Produktmarketing-Manager Relais bei Omron Electronic Components Europe. Neu auf dem Markt eingeführte Produktfamilien für Anwendungen bei erneuerbaren Energien seien deshalb auf die Eigenschaften neuer Gerätearten zugeschnitten, denn die Art und Weise, in der Ströme geschaltet und angelegt werden, habe »enormen Einfluss« auf den Wirkungsgrad eines Systems.
Erneuerbare Energiesysteme
Die Stromgenerierung aus erneuerbaren, natürlichen Quellen wie Wind, Sonne und Wasserenergie wurde in letzter Zeit mit erheblichen Investitionen aus privater und öffentlicher Hand angekurbelt. Solarenergiesysteme, die elektrische Energie via Photovoltaikzellen erzeugen, erfordern effiziente DC/AC-Inverterschaltungen, in denen robuste und zuverlässige Relais Wechselstromlasten schalten und eine Isolation zum Grid-Netzwerk bieten können. Relais in einem Wechselrichter müssen eine minimale Spulenleistung bei Dauerbetrieb mit geschlossenem Kontakt nutzen, »weil eine Minimierung der Verlustleistung im Inverter eine Grundvoraussetzung ist, um übermäßigen Temperaturanstieg und Effizienzverluste zu verhindern«, erläutert Petris. Anwendungen mit regenerativen Energiequellen erfordern deshalb widerstandsfähige Leistungsrelais, die Lasten von bis zu 30 A schalten können. Außerdem müssen die Relais über einen weiten Kontaktabstand von mehr als 1,5 mm verfügen, um die Lasten zuverlässig voneinander zu isolieren, eine mechanischen Belastung von mehr als 30.000 Schaltspielen standhalten und eine niedrige Spulenhalteleistung von 200 mW oder weniger aufweisen.
Regenerative Energiesysteme in Hybrid- und elektrischen Fahrzeugen – vormals ein Nischenmarkt – lassen die Nachfrage für DC-Leistungsrelais in die Höhe schnellen. Ein großes Problem bei Hochstrom-DC-Relais ist die Neigung zum Kontaktverschweißen durch den Schaltlichtbogen während des Umschaltens, denn dieser kann die Kontakte beschädigen und die Lebensdauer des Relais beeinträchtigen. Deshalb zeichnen sich neue Relais-Designs durch eine hermetisch dichte und gasgefüllte Bauweise aus, die einen Kühleffekt bringt und Platz spart, weil weniger Lichtbogenraum benötigt wird. Omrons DC Leistungsrelais-Serie G9E weist ein patentiertes Design des Kontaktraums auf, das zusammen mit einem Dauermagneten für die Ablenkung der Schaltlichtbögen die Polarität an den Last- und Spulenanschlüssen überflüssig macht. Das G9E kann bis zu 25 A bei 400 VDC schalten, ist mit nur 135 g zwei Drittel leichter als vergleichbare Vorgängerversionen und mit den Abmessungen 25 x 60 x 58 mm nur etwa halb so groß.
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