Die Wahl der richtigen Steuerspannung für Ihr Zeitrelais – 12 V, 24 V, 120 V oder 230 V – wirkt sich direkt auf die Systemsicherheit, Kompatibilität und Zuverlässigkeit aus. Während sich 24 V DC aufgrund ihrer Sicherheitsvorteile und PLC-Kompatibilität zum modernen Standard für die industrielle Automatisierung entwickelt hat, eignet sich 12 V für mobile und batteriebetriebene Anwendungen, und 120 V/230 V AC-Optionen sind weiterhin für Hochleistungsgeräte und regionale netzbetriebene Systeme unerlässlich. Dieser Leitfaden bietet Entscheidungsrahmen, Vergleichstabellen und anwendungsspezifische Empfehlungen, um Ingenieuren, Systemintegratoren und Beschaffungsspezialisten bei der Spezifizierung der optimalen Zeitrelaisspannung für jedes Steuerungssystem zu helfen.
Zeitrelais sind grundlegende Steuerungskomponenten, die eine präzise, zeitbasierte Automatisierung in industriellen, kommerziellen und privaten Anwendungen ermöglichen. Die von Ihnen angegebene Steuerspannung bestimmt die Systemkompatibilität, die Installationssicherheit und die langfristige Zuverlässigkeit.
Verständnis der Steuerspannungen von Zeitrelais
Die Steuerspannung (auch Spulenspannung oder Betriebsspannung genannt) ist das elektrische Signal, das erforderlich ist, um die interne Spule des Zeitrelais zu erregen und seinen Schaltmechanismus zu aktivieren. Diese Spannung versorgt den Zeitmesskreis und den Elektromagneten des Relais mit Strom, wodurch das Gerät Zeitintervalle messen und Ausgangskontakte steuern kann, die viel höhere Spannungen und Ströme schalten können.
Warum die Steuerspannung wichtig ist
Die Angabe der richtigen Steuerspannung ist aus drei Hauptgründen entscheidend:
Systemkompatibilität: Das Zeitrelais muss mit der Spannung Ihres bestehenden Steuerungssystems übereinstimmen. Ein PLC-Ausgang, der 24 V DC-Signale ausgibt, kann ein 120 V AC-Relais nicht direkt ohne zusätzliche Schnittstellengeräte ansteuern. Nicht übereinstimmende Spannungen verhindern den Betrieb oder erfordern kostspielige Wandler.
Sicherheit: Niedrigere DC-Spannungen (12 V, 24 V) werden gemäß IEC 61140 als Sicherheitskleinspannung (SELV) eingestuft, wodurch das Risiko eines Stromschlags für das Personal während der Installation, Wartung und Fehlersuche minimiert wird. Höhere AC-Spannungen (120 V, 230 V) erfordern zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen und qualifiziertes Personal.
Zuverlässigkeit und Störfestigkeit: DC-Steuerspannungen, insbesondere 24 V, bieten eine überlegene Störfestigkeit in elektrisch rauen industriellen Umgebungen. AC-Spannungen können aufgrund geringerer Spannungsabfalleigenschaften für längere Kabelstrecken bevorzugt werden.
DC- vs. AC-Steuerspannungen
Zeitrelais sind sowohl mit DC- als auch mit AC-Steuerspannungen erhältlich, die jeweils unterschiedliche Vorteile bieten:
| Merkmal | DC-Steuerung (12 V, 24 V) | AC-Steuerung (120 V, 230 V) |
| Sicherheit | SELV-Klassifizierung, minimales Schockrisiko | Erfordert elektrische Sicherheitsvorkehrungen |
| Störfestigkeit | Ausgezeichnet, resistent gegen EMI/RFI | Anfällig für elektrisches Rauschen |
| Stromverfügbarkeit | Benötigt Stromversorgung; üblich in der modernen Automatisierung | Direkt vom Netz |
| Typische Anwendungen | SPS-Systeme, Sensoren, moderne Automatisierung | Traditionelle Schalttafeln, Hochleistungssysteme |
| Spannungsstabilität | Konstante Ausgabe von geregelten Netzteilen | Abhängig von Netzspannungsschwankungen |
| Distanz | Höherer Spannungsabfall über lange Kabelstrecken | Besser geeignet für die Übertragung über große Entfernungen |
Wichtige Überlegung: Viele moderne VIOX-Zeitrelais verfügen über universelle Spannungseingänge (z. B. 24-240 V AC/DC), wodurch die Notwendigkeit entfällt, zwischen AC und DC zu wählen, und eine globale Kompatibilität gewährleistet wird. Diese Multispannungsmodelle erkennen automatisch die Art der Eingangsspannung und passen den Betrieb entsprechend an.
12 V vs. 24 V vs. 120 V vs. 230 V: Vollständiger Vergleich
Detaillierte Spannungsspezifikationen
Jede Steuerspannungsoption dient unterschiedlichen Anwendungen basierend auf Leistungsanforderungen, Sicherheitsbedürfnissen und Systemarchitektur:
| Spannung | Typ | Typische Toleranz | Sicherheitsklassifizierung | Primäre Anwendungsfälle | Geografische Präferenz |
| 12 V Gleichstrom | DC | ±10-15% | SELV (Sicher) | Automobil, mobile Geräte, Batteriesysteme | Global |
| 24V DC | DC | ±10-20% | SELV (Sicher) | SPS-Systeme, industrielle Automatisierung, Sensoren | Global (Standard) |
| 120V AC | AC | ±10% | Gefährliche Spannung | Nordamerikanische Schalttafeln, Legacy-Systeme | Nord-Amerika |
| 230V AC | AC | ±10% | Gefährliche Spannung | Europäische Maschinen, netzbetriebene Systeme | Europa, Asien, Global |
12 V DC-Zeitrelais
- Weit verbreitet in Automobil- und mobilen Anwendungen
- Kompatibel mit Standard-12-V-Batteriesystemen (Fahrzeuge, Boote, Wohnmobile)
- Geringster Stromverbrauch unter den gängigen Spannungen
- Leicht verfügbare Netzteile
- Weniger verbreitet in der industriellen Automatisierung (24 V werden bevorzugt)
- Höhere Stromaufnahme für äquivalente Leistung im Vergleich zu 24 V
- Begrenzte Verfügbarkeit in industrietauglichen Zeitrelaismodellen
Typische Anwendungen:
- Aftermarket-Steuerungen für die Automobilindustrie
- Schiffs- und Wohnmobilsysteme
- Solarbatterie-Laderegler
- Tragbare Geräte und Generatoren
- Mobile Landmaschinen
24V DC-Zeitrelais
- Industriestandard für moderne SPS- und Automatisierungssysteme
- SELV-Sicherheitsklassifizierung reduziert elektrische Gefahren
- Ausgezeichnete Störfestigkeit in industriellen Umgebungen
- Breite Verfügbarkeit von allen großen Herstellern
- Kompatibel mit industriellen Sensoren, Aktoren und Feldgeräten
- Geringerer Strombedarf als 12V für gleiche Leistung
- Benötigt dediziertes 24V-Netzteil (erhöht die Kosten, wenn nicht bereits vorhanden)
- Spannungsabfall kann über lange Kabelstrecken (>100m) erheblich sein
Typische Anwendungen:
- SPS-gesteuerte Automatisierungssysteme
- Fabrik-Montagelinien und Prozesssteuerung
- Gebäudeautomation und HLK-Steuerungen
- Sicherheitskreise und Not-Aus-Systeme
- Industriemaschinen und Roboter
- Verpackungs- und Materialhandhabungsanlagen
Marktposition: 24V DC ist der dominierende Standard in neuen Industrieanlagen weltweit.
120V AC-Zeitrelais
- Direkter Anschluss an nordamerikanische Netzspannung (kein Netzteil erforderlich)
- Geeignet für Hochleistungsanwendungen
- Geringerer Spannungsabfall über lange Distanzen im Vergleich zu 24V DC
- Gut etabliert in bestehenden Installationen
- Gefährliche Spannung erfordert qualifizierte Elektriker für die Installation
- Nicht SELV-konform; höheres Schockrisiko bei der Fehlersuche
- Weniger kompatibel mit modernen SPS-Systemen (erfordert Schnittstellenrelais)
- Abhängig von Netzspannungsschwankungen
Typische Anwendungen:
- Nordamerikanische kommerzielle HLK-Systeme
- Lichtsteuerung in Gebäuden
- Ältere industrielle Schalttafeln
- Pumpen- und Motorsteuerungen
- Gebäudeausrüstung (Abluftventilatoren, Heizungen)
230V AC-Zeitrelais
- Direkter Anschluss an europäische/internationale Netze (230V/240V)
- Kein Netzteil in Regionen mit 230V-Netz erforderlich
- Effizient für die Steuerung von Hochleistungsgeräten
- Geeignet für die Übertragung von Steuersignalen über große Entfernungen
- Gefährliche Spannungsklassifizierung
- Erfordert die Einhaltung der lokalen Elektrovorschriften
- Weniger kompatibel mit Niederspannungssteuersystemen
- Installation in vielen Regionen auf zugelassene Elektriker beschränkt
Typische Anwendungen:
- Europäische Industriemaschinen
- Internationale kommerzielle Ausrüstung
- Hochleistungs-Motorsteuerung
- HLK-Systeme in 230V-Regionen
- Gebäudedienstleistungen (Pumpen, Kompressoren, Belüftung)
Universal-Spannungs-Zeitrelais (24-240V AC/DC)
Moderne VIOX-Zeitrelais bieten zunehmend universelle Spannungseingänge, die einen weiten Bereich akzeptieren:
- Ein einziges Modell bedient globale Märkte
- Vereinfachte Lagerhaltung und Beschaffung
- Flexible Installation in verschiedenen Spannungssystemen
- Zukunftssicher für Änderungen der Anlagenspannung
- Reduzierte Komplexität der technischen Spezifikation
Erwägungen:
- Typischerweise 10-20% höhere Kosten als Einzelspannungsmodelle
- Überprüfen Sie, ob der tatsächliche Spannungsbereich Ihre Anforderungen abdeckt
Auswahlkriterien nach Anwendungsart
Entscheidungsrahmen
Verwenden Sie diesen systematischen Ansatz, um die optimale Steuerspannung für das Zeitrelais auszuwählen:
| Prioritätsfaktor | Empfohlene Spannung | Begründung |
| Vorhandene SPS/Steuerung | Match system Spannung | Gewährleistet direkte Kompatibilität; 24V DC für die meisten modernen SPSen |
| Sicherheitskritische Anwendungen | 12V oder 24V DC (SELV) | Minimiert die Schockgefahr bei Wartung und Fehlersuche |
| Mobil/batteriebetrieben | 12 V Gleichstrom | Standardmäßige Batteriespannung für Automobile/Schiffe |
| Kein vorhandenes Steuerungssystem | 24V DC (zukunftssicher) | Industriestandard; maximale Flexibilität für Erweiterungen |
| Nachrüstung in bestehendes AC-System | Anpassung an bestehende (120V oder 230V) | Minimiert Installationskosten und -komplexität |
| Globale Ausrüstung | Universell 24-240V AC/DC | Einzelne Spezifikation für weltweiten Einsatz |
| Lange Kabelwege (>100m) | 120V oder 230V AC | Geringerer Spannungsabfall über die Distanz |
| Störungsreiche elektrische Umgebung | 24V DC | Überlegene EMI/RFI-Immunität |
Anwendungsspezifische Empfehlungen
Industrielle Automatisierung und Fertigung
Empfohlen: 24V DC
- SPS-Eingangs-/Ausgangsmodule
- Industrielle Sensoren (Näherung, photoelektrisch, Druck)
- Pneumatische Ventilsolenoiden
- Panel-Anzeigen und Drucktasten
- Sicherheitsrelais und Not-Aus-Kreise
- 120V/230V AC: Legacy-Ausrüstung oder eigenständige Motorstarter ohne SPS-Steuerung
- Universelle Spannung: Ausrüstung, die an mehrere globale Standorte geliefert wird
Gebäudeautomation und HLK
Empfohlen: 24V AC oder 24V DC
Gebäudeleitsysteme arbeiten typischerweise mit 24V AC (Nordamerika) oder 24V DC (Europa). Zeitrelais steuern Lüfternachlauf, Kompressorzeitverzögerungen, Lüftungsspülzyklen und Beleuchtungssequenzen.
- 120V/230V AC: Direkte Steuerung von Netzspannungsgeräten ohne Schütz
- 12 V Gleichstrom: Batterie-Backup-Systeme für Notbetrieb
Motorsteuerung und Energieverteilung
Empfohlen: Variiert je nach Motorgröße und Steuerungsarchitektur
| Motoranwendung | Steuerspannung | Typischer Anwendungsfall |
| Kleine Motoren (<2 PS) mit Starter | 24V DC | SPS-gesteuerter Förderer, Pumpensequenzierung |
| Mittelgroße Motoren (2-50 PS) | 120V AC | Schützspulensteuerung in Nordamerika |
| Große Motoren (>50 PS) | 230V AC | Industrielle Hochleistungsgeräte |
| Stern-Dreieck-Starter | 24V DC oder 120V | Zeitliche Umschaltung zwischen Stern- und Dreieckswicklungen |
Landwirtschaftliche und mobile Geräte
Empfohlen: 12V DC
Traktoren, Bewässerungssysteme und mobile Maschinen verwenden 12V-Batteriesysteme. Zeitrelais steuern die Bewässerungszonenzeitsteuerung, Geräteanlaufverzögerungen und Hilfssystemzeitsteuerung (Lichter, Heizungen, Gebläse).
- 24V DC: Größere kommerzielle landwirtschaftliche Geräte mit 24V-Systemen
- 230V AC: Stationäre Geräte mit Netzstrom (Verpackungshallen, Lagereinrichtungen)
Sicherheits- und Notfallsysteme
Empfohlen: 24V DC (mit Batterie-Backup)
Sicherheitskreise sollten SELV-Spannungen mit unterbrechungsfreier Stromversorgung für Notbeleuchtung, Evakuierungssysteme, Feuerlöschanlagen und Sicherheitsverriegelungen verwenden (gemäß ISO 13849).
Kritische Anforderung: Sicherheitsbezogene Zeitrelais müssen die geltenden funktionalen Sicherheitsstandards erfüllen (SIL-Bewertung gemäß IEC 61508 oder Performance Level gemäß ISO 13849).
Standards and Compliance
Die Auswahl der Steuerspannung für Zeitrelais muss den geltenden internationalen und regionalen Normen entsprechen, um Sicherheit, Leistung und Gesetzeskonformität zu gewährleisten.
Wichtige internationale Normen
| Standard | Umfang | Relevanz für die Spannungsauswahl |
| IEC 61812-1 | Zeitrelais für den industriellen Einsatz | Definiert Leistungsanforderungen, Genauigkeit und Sicherheit unter elektrischer Beanspruchung |
| IEC 60255 | Messrelais und Schutz | Behandelt Relaiskonstruktion und Testmethoden |
| IEC 61140 | Schutz gegen elektrischen Schlag | Definiert SELV (≤50V AC/≤120V DC) Sicherheitsklassifizierung |
| IEC 60664-1 | Isolationskoordination | Spezifiziert Luft- und Kriechstrecken nach Spannung |
| UL 508 | Industrielle Steuerungstechnik (Nordamerika) | Sicherheitsstandard für Steuergeräte einschließlich Zeitrelais |
| IEC/UL 61810-1 | Elektromechanische Elementarrelais | Harmonisierte Norm, die UL 508 für Relais ersetzt |
Sicherheitsklassifizierungen
- Gilt für 12V- und 24V-DC-Systeme
- IEC 61140 definiert SELV als ≤50V AC oder ≤120V DC
- Minimales Risiko eines elektrischen Schlags
- Erlaubt nicht-isolierte berührbare Teile unter bestimmten Bedingungen
- Bevorzugt für personenzugängliche Steuerungskreise
- Erfordern elektrische Isolierung und Schutzbarrieren
- Installation durch qualifizierte Elektriker in den meisten Gerichtsbarkeiten vorgeschrieben
- Zusätzliche Sicherheitsdokumentation und Kennzeichnung erforderlich
- Muss lokale Elektrovorschriften erfüllen (NEC, IEC 60364 usw.)
Regionale Compliance-Überlegungen
- UL- oder CSA-Zertifizierung typischerweise für kommerzielle Installationen erforderlich
- NEC (National Electrical Code) regelt Installationspraktiken
- 120V AC ist Standardsteuerspannung für Altsysteme
- Übergang zu 24V DC in neuen Automatisierungsprojekten
- CE-Kennzeichnung erforderlich (Konformität mit Niederspannungsrichtlinie, EMV-Richtlinie)
- IEC 61812-1 ist die primäre Funktionsnorm
- 230V AC Standard für netzbetriebene Steuerung
- 24V DC Standard für Automatisierungs- und SPS-Systeme
- Unterschiedliche Anforderungen; IEC-Normen weitgehend akzeptiert
- Viele Regionen akzeptieren UL- oder CE-Zertifizierung
- Spannungsstandardisierung variiert je nach Land (230V dominant, einige 220V/240V)
Praktische Auswahlrichtlinien
Schneller Entscheidungsbaum für die Auswahl
Start hier: Haben Sie ein bestehendes Steuerungssystem?
→ YES: Passen Sie die Steuerspannung Ihrer SPS, Ihres DCS oder Ihres Bedienfelds an
- SPS-System → typischerweise 24V DC
- Älteres Relaisfeld → 120V AC (Nordamerika) oder 230V AC (Europa)
- Gebäudeautomation → 24V AC/DC
- Mobile Geräte → 12V DC
→ NO (Neues Design): Wählen Sie 24V DC
- Industriestandard, maximale Flexibilität
- Bestes Sicherheitsprofil (SELV)
- Größte Produktverfügbarkeit
- Zukünftige Erweiterungskompatibilität
Ausnahme: Wenn netzbetriebene Geräte ohne Steuerungssysteminfrastruktur vorhanden sind, verwenden Sie 120V/230V AC (regional), um die Kosten für die Stromversorgung zu eliminieren.
Überlegungen zur Installation
| Faktor | 12V/24V DC | 120V/230V AC |
| Stromversorgung erforderlich | Ja (fügt $50-200 hinzu) | Nein (direkt vom Netz) |
| Verkabelung | Kleinerer Querschnitt akzeptabel | Größerer Querschnitt, oft Schutzrohr erforderlich |
| Installationsaufwand | Geringeres Qualifikationsniveau akzeptabel | Zugelassener Elektriker typischerweise erforderlich |
| Fehlerbehebung | Sicher für Techniker mit Grundausbildung | Erfordert elektrische Sicherheitsvorkehrungen |
| Spannungsabfall bedenklich | Deutlich über >100m Strecken | Minimal |
| EMV-Empfindlichkeit | DC unempfindlicher (besonders 24V) | AC anfällig für Störungen |
Kosten-Nutzen-Analyse
- 12V/24V DC: Relais + Stromversorgung ($50-200) = Höhere Vorabkosten
- 120V/230V AC: Nur Relais = Niedrigere Vorabkosten
- 24V DC: Geringerer Wartungsaufwand (sicherere Fehlersuche), einfachere Erweiterung, bessere Zuverlässigkeit in störungsreicher Umgebung
- 120V/230V AC: Höheres Risiko von Fehlauslösungen durch Spannungsschwankungen, erfordert Elektriker für Änderungen
VIOX-Empfehlung: Für neue Industrieanlagen überwiegen die langfristigen Vorteile von 24V-DC-Systemen die geringen zusätzlichen Vorabkosten. Die verbesserte Sicherheit, Zuverlässigkeit und Erweiterungsflexibilität bieten überlegene Gesamtbetriebskosten.
Häufig Gestellte Fragen
Kann ich ein 24-V-Zeitrelais mit einem 12-V-Steuersignal verwenden?
Nein, nicht direkt. Ein 24V-Relais benötigt ungefähr 24V, um seine Spule zuverlässig zu aktivieren. Die Anwendung von nur 12V führt zu einem unzureichenden Spulenstrom, wodurch das Relais nicht schalten kann. Sie müssen entweder ein 12V-Timer-Relais verwenden oder einen Spannungswandler hinzufügen. Einige Universalspannungs-Timer-Relais (z. B. 12-48V DC Bereich) können beide Spannungen aufnehmen.
Was passiert, wenn ich ein 120-V-AC-Zeitrelais an 230 V AC anschließe?
Das Relais wird sofort schwer beschädigt oder zerstört. Überspannung verursacht eine Überhitzung der Spule, einen Isolationsdurchschlag und eine potenzielle Brandgefahr. Überprüfen Sie immer, ob die Nennspannung exakt mit Ihrer Versorgung übereinstimmt. Wenn Sie eine Multispannungsfähigkeit benötigen, spezifizieren Sie ein Universalspannungsmodell, das für Ihren gesamten Spannungsbereich ausgelegt ist.
Kann ich eine 230-V-Last mit einem 24-V-DC-Zeitrelais steuern?
Ja, absolut. Die Steuerspannung (24 V DC) ist unabhängig von der Kontaktbelastbarkeit. Timer-Relaiskontakte sind separat für ihre Schaltleistung ausgelegt, üblicherweise 5A bis 16A bei 250V AC. Stellen Sie sicher, dass die Kontaktbelastbarkeit Ihre Lastanforderungen erfüllt oder übertrifft. Die 24V DC aktivieren lediglich die Relaisspule; die Kontakte können sicher wesentlich höhere Spannungen schalten.
Sind 24V AC und 24V DC für Zeitrelais identisch?
Nein, diese sind unterschiedlich. Einige Zeitrelais akzeptieren nur AC, nur DC oder beides. AC-Relais verwenden andere Spulendesigns als DC-Relais. Überprüfen Sie immer, ob die Relaisspezifikation “AC”, “DC” oder “AC/DC” angibt. Universalspannungs-VIOX-Zeitrelais akzeptieren typischerweise sowohl 24V AC als auch 24V DC austauschbar und erkennen automatisch den Eingangstyp.
Warum wird in industriellen Anwendungen 24 V DC gegenüber 12 V DC bevorzugt?
Zwei Hauptgründe: (1) Geringere Stromaufnahme – 24 V benötigen bei gleicher Leistung den halben Strom von 12 V; (2) Bessere Störfestigkeit. Darüber hinaus ist 24 V der etablierte SPS-Standard.
Benötige ich eine spezielle Stromversorgung für 24V DC Zeitrelais?
Ja, Sie benötigen ein geregeltes 24V DC-Netzteil (Hutschienen-Schaltnetzteil mit einer Nennleistung von 24V DC, 1-10A je nach Last). Industrielle Netzteile wandeln 120V oder 230V AC Netzspannung in stabile 24V DC um. Dimensionieren Sie das Netzteil für alle angeschlossenen Geräte mit einer Reserve von 20%. VIOX bietet kompatible Hutschienennetzteile an.
Die Wahl der richtigen Steuerspannung für Zeitrelais beeinflusst Sicherheit, Kompatibilität und Zuverlässigkeit. Während 24V DC der globale Standard für moderne Automatisierung ist, bedient 12V DC mobile Anwendungen, und 120V/230V AC bleiben für netzbetriebene Geräte unerlässlich. VIOX Electric bietet Zeitrelais für alle Spannungsoptionen mit Universalspannungsmodellen für maximale Flexibilität.
