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Ein Steuerrelais ist ein elektrisch betätigtes Schaltgerät, das in einem Steuerstromkreis verwendet wird. Durch das Erregen seiner Spule werden ein oder mehrere normalerweise offene (NO) oder normalerweise geschlossene (NC) Kontakte betätigt, wodurch ein Befehl Signale an andere Steuergeräte weiterleiten, isolieren, verriegeln oder verteilen kann.
Die nützliche Abgrenzung ist einfach:
Ein Steuerrelais schaltet Befehle und Lasten im Steuerstromkreis. Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass es die eigentliche Last schaltet oder einen Stromkreisschutz bietet.
Seine Spule und seine Kontakte gehören zudem zu unterschiedlichen Bemessungsbereichen. Eine Kennzeichnung wie 24 V DC auf der Spule gibt an, wie das Relais angesteuert wird; sie gibt nicht an, welche Spannung, welchen Strom oder welche Lastart die Kontakte schalten dürfen.
Wo ein Steuerrelais im Steuerpfad sitzt
In einem typischen Schaltschrank sitzt das Steuerrelais zwischen einer Befehlsquelle und einem oder mehreren gesteuerten Stromkreisen:
Drucktaster, Sensor oder SPS-Ausgang
↓
Steuerrelais-Spule
↓ mechanische Betätigung
Ein oder mehrere NO / NC Kontakte
↓
Schützspule, Magnetventil, Pilotstromkreis, Alarm oder SPS-EingangDiese Position erklärt, warum Steuerrelais selbst in speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) nützlich bleiben. Die SPS oder der Sensor liefert den Befehl; das Relais wandelt diesen Befehl in einen oder mehrere austauschbare Kontaktausgänge um. Abhängig vom geprüften Gerät und dem Schaltungsdesign können diese Kontakte eine Signaltrennung bewirken, zusätzliche Steuerpfade schaffen oder eine Last schalten, die der ursprüngliche Ausgang nicht direkt betreiben sollte.
Das Diagramm stellt eine funktionale Beziehung dar, keinen Verdrahtungsplan auf Anschlussklemmen-Ebene. Genaue Anschlüsse, Isolationsanforderungen und zulässige Spannungstrennungen müssen dem Datenblatt des gewählten Relais und dem entsprechenden Schaltschrankdesign entnommen werden.
Wie ein elektromechanisches Steuerrelais funktioniert
Ein elektromechanisches Steuerrelais enthält eine Spule, einen Magnetkreis, einen beweglichen Anker, einen Rückstellmechanismus und einen oder mehrere Kontaktsätze. Auf Orientierungsebene hat sein Betrieb zwei Zustände:
- Spule stromlos: Der Rückstellmechanismus hält den Anker in seiner Normalposition. NO-Kontakte sind offen und NC-Kontakte sind geschlossen.
- Spule erregt: Strom in der Spule erzeugt ein Magnetfeld, das den Anker bewegt. NO-Kontakte schließen und NC-Kontakte öffnen.
Wenn die Spule wieder stromlos geschaltet wird, kehrt ein herkömmliches, nicht selbsthaltendes Relais in seinen Normalzustand zurück. Ein bistabiles Relais unterscheidet sich dadurch, dass es so ausgelegt ist, dass es einen befohlenen Zustand beibehält; dies sollte nicht aus diesem grundlegenden Zwei-Zustands-Modell abgeleitet werden.
“Normalerweise” bezieht sich immer auf den definierten unbetätigten Zustand, üblicherweise bei stromloser Spule. Es bedeutet nicht den Zustand, der von der Maschine am häufigsten verwendet wird.
| Relaiszustand | Schließerkontakt (NO) | Öffnerkontakt (NC) |
|---|---|---|
| Spule nicht erregt | Öffnet | Geschlossen |
| Spule erregt | Geschlossen | Öffnet |
Bei einem Wechslerkontakt wechselt die COM-Anschlussklemme vom NC-Pfad zum NO-Pfad, wenn das Relais betätigt wird. Die dedizierte Anschlussanleitung für SPDT-Relais erklärt das Verhalten der COM-, NO- und NC-Anschlussklemmen, ohne diese Orientierungshilfe in eine Verdrahtungsanleitung zu verwandeln.
Spulenstromkreis und Kontaktstromkreis getrennt lesen
Ein Steuerrelais verbindet zwei Funktionen mechanisch, seine elektrischen Spezifikationen müssen jedoch separat geprüft werden.
| Teil des Relais | Was es tut | Was ist zu überprüfen? |
|---|---|---|
| Spulen- oder Eingangsstromkreis | Erzeugt die magnetische Wirkung, die das Relais betätigt | Nennspannung, AC- oder DC-Typ, Frequenz sofern zutreffend, Polarität sofern gekennzeichnet, Leistungs- oder Strombedarf, Anzugs- und Abfalldaten |
| Kontaktstromkreis | Öffnet, schließt oder schaltet den gesteuerten Stromkreis um | Kontaktform, Polzahl, AC/DC-Schaltleistung, Lastart, Gebrauchskategorie (sofern angegeben), Mindestlast, Einschaltstrom, Schaltfrequenz und elektrische Lebensdauer |
| Isolierung zwischen Stromkreisen | Trennt den Steuereingang vom geschalteten Pfad | Deklarierte Isolationskoordination, dielektrische Daten, Verschmutzungsgrad, Überspannungskategorie und Geltungsbereich der Produktnorm, sofern zutreffend |
Wählen Sie die Kontaktseite nicht anhand der Spulenmarkierung oder eines einzelnen Ampere-Wertes in der Überschrift aus. Eine ohmsche Lastnennleistung beweist nicht automatisch die Eignung für eine elektromagnetische Spule, Lampe, einen Motor, einen kapazitiven Eingang oder ein Signal mit sehr niedrigem Pegel. Die Auswirkungen von Spulenspannung, Anzugsspannung, Abfallspannung und Haltespannung werden im VIOX-Leitfaden zu Relaisspulenspannung behandelt.
Ein elektromechanisches Relais hat üblicherweise keine leitende Verbindung zwischen Spule und Kontakten, aber die zulässige Trennung zwischen den Stromkreisen ist dennoch produktspezifisch. Betrachten Sie Begriffe wie “Isolierung” als eine Konstruktionsfunktion, die durch die deklarierten Isolationsnennwerte des Relais und das Design der vollständigen Baugruppe verifiziert werden muss.
Was macht ein Steuerrelais in einem Schaltschrank?
Dasselbe Basisgerät kann vier eng miteinander verwandte Steuerungsfunktionen erfüllen.
Schnittstelle zwischen einem Steuerausgang und einem anderen Stromkreis
Ein Relais kann zwischen einem SPS-Ausgang, einem Sensor oder einem Tasterstromkreis und einem nachgeschalteten Gerät sitzen. Dies kann sinnvoll sein, wenn sich Quelle und Last in Bezug auf Spannung, Strombedarf, Einschaltverhalten, Ausgangstyp oder Wartungsanforderungen unterscheiden. Es ist nicht automatisch erforderlich: Ein kompatibler Steuerungsausgang kann eine Last direkt ansteuern, wenn die vollständige Schnittstelle verifiziert wurde.
Die Entscheidung wird separat untersucht in SPS-Direktansteuerung vs. Koppelrelais.
Vervielfältigung eines Befehls auf mehrere Kontaktpfade
One coil can operate multiple NO and NC contacts together. A single command can therefore provide a holding path, status indication, interlock, or separate signal to another controller. Each contact must still remain within its own declared duty.
Erstellung einfacher festverdrahteter Logik oder Verriegelungen
Relaiskontakte können Freigabe-, Selbsthalte-, Sequenz- oder Verriegelungsfunktionen in einem Steuerstromkreis implementieren. Die resultierende Logik muss im Schaltplan dokumentiert werden, und ein Standard-Steuerrelais darf nicht allein deshalb als sicherheitsgerichtetes Subsystem behandelt werden, weil es einen Befehl unterbrechen kann.
Ein anderes Steuergerät schalten
Ein Steuerrelais schaltet häufig eine Schützspule, ein Solenoid, eine Anzeige, einen Alarmeingang oder einen SPS-Eingang anstelle des Hauptstromkreises der Maschine. Wenn die Endlast ein Motor, eine Heizgruppe oder eine andere anspruchsvolle Last ist, muss das nachgeschaltete Schaltgerät für diese tatsächliche Aufgabe ausgewählt werden.
Steuerrelais im Vergleich zu anderen Relais- und Schaltgeräten
“Relais” ist ein weit gefasster Begriff. Der schnellste Weg, die nächste Ressource auszuwählen, besteht darin, die Aufgabe zu identifizieren, die das Gerät ausführen muss.
| Gerät | Hauptaufgabe | Was es unterscheidet |
|---|---|---|
| Steuerrelais | Schaltbefehle, Verriegelungen, Anzeigen oder die Spule eines anderen Geräts | Optimiert für Steuerpfade und einen oder mehrere Hilfskontakte |
| Schütz | Wiederholtes Schalten einer definierten Last | Hauptkontakte und Bemessungswerte werden für die gesteuerte Last ausgewählt; siehe Schütz vs. Steuerrelais |
| Hilfskontakt | Melden oder verriegeln Sie den Zustand des zugehörigen Schaltgeräts | Arbeitet mechanisch mit dem zugehörigen Schütz oder Leistungsschalter zusammen, anstatt über eine eigene, unabhängige Spule |
| Koppelrelais | Schnittstelle zwischen einem Steuerungsausgang und einer anderen oder anspruchsvolleren Steuerlast | Beschreibt die Position und Funktion des Relais im Stromkreis, nicht notwendigerweise eine einzigartige interne Relaistechnologie |
| Koppelrelaismodul | Verpacken Sie ein Relais mit einem Sockel, Anschlussklemmen, Anzeige- oder Entstörfunktionen | Vorgesehen für den Schaltschrankeinbau und Wartungsfreundlichkeit; vergleichen Sie Schnittstellenrelais-Module und Platinenrelais |
| Zeitrelais | Fügen Sie eine beabsichtigte Zeitregel hinzu, bevor sich dessen Ausgang ändert | Der Betrieb hängt sowohl von einer Eingangsbedingung als auch von der verstrichenen Zeit ab; siehe Was ist ein Zeitrelais |
| Überwachungsrelais | Bewerten Sie einen gemessenen Zustand, bevor ein Ausgang geändert wird | Fügt eine definierte Überwachungsfunktion hinzu, wie z. B. Spannungs-, Strom-, Phasen- oder Füllstandsüberwachung |
| Sicherheitsrelais | Führt eine sicherheitsbezogene Steuerungsfunktion innerhalb einer validierten Architektur aus | Erfordert ein sicherheitsspezifisches Design, Diagnosen, Anwendungsnachweise und eine Systemvalidierung; ein gewöhnliches Steuerrelais ist kein Ersatz |
Für eine umfassendere Kategorienübersicht verwenden Sie die VIOX-Übersicht von verschiedenen Relaistypen.
Wie man ein Steuerrelais spezifiziert
Gehen Sie von den zwei Stromkreisen und der erforderlichen Funktion aus und prüfen Sie dann das genaue Datenblatt.
- Definieren Sie die Spulenspeisung. Erfassen Sie die Nennspannung, AC oder DC, gegebenenfalls die Frequenz, den verfügbaren Ausgangsstrom, die Polaritätsanforderungen sowie das Schaltvermögen des Quellgeräts.
- Definieren Sie jede Kontaktfunktion. Geben Sie an, ob jeder Pol eine Schützspule, ein Solenoid, ein Pilotsignal, einen SPS-Eingang, eine Lampe oder eine andere Last schaltet.
- Wählen Sie die Kontaktanordnung. Geben Sie die erforderliche Anzahl an NO-, NC- oder Wechslerkontakten an und ob diese gemeinsam schalten müssen.
- Stimmen Sie die angegebene Schaltleistung ab. Überprüfen Sie Spannung, AC/DC-Typ, Lastkategorie, Einschaltstrom, Mindestschaltlast, Schaltfrequenz und die erforderliche elektrische Lebensdauer. Verlassen Sie sich nicht allein auf den größten aufgedruckten Stromwert.
- Überprüfen Sie die Spulenentstörung und das Abfallverhalten. Ein Entstörbaustein kann Schalttransienten reduzieren, kann jedoch auch die Polarität oder die Abfallzeit beeinflussen. Verwenden Sie eine für die Spule und den Steuerausgang zugelassene Methode.
- Überprüfen Sie die physische Integration. Überprüfen Sie die Sockel- oder Direktmontage, die Anordnung auf der DIN-Schiene, die Art der Anschlussklemme, die Austauschbarkeit, Anzeige- oder Testfunktionen, den Platzbedarf im Schaltschrank sowie die Zugänglichkeit.
- Überprüfen Sie die Umgebungsbedingungen und Zulassungen. Bestätigen Sie die Anforderungen an Temperatur, Vibration, Verschmutzung, Isolierung und Marktzulassung für das exakte Modell und die vollständige Baugruppe.
Normen hängen von der Relaiskategorie ab
IEC 60947-5-1:2024 deckt elektromechanische Steuergerätekreise und Schaltelemente ab, die für Funktionen wie Steuern, Signalisieren und Verriegeln innerhalb ihres festgelegten Anwendungsbereichs verwendet werden. Sie ist daher relevant für Geräte wie Schütze, wenn der Hersteller diesen Produktrahmen erklärt.
IEC 61810-1 deckt elektromechanische Elementarrelais ab, die in Niederspannungsgeräte innerhalb ihres Anwendungsbereichs eingebaut sind. Ein steckbares Elementarrelais und ein Schütz können in einem Schaltschrank funktional ähnlich aussehen, aber unter unterschiedlichen Produktnormenfamilien deklariert sein.
Die Erwähnung einer der beiden Normen in einem Artikel beweist nicht, dass ein bestimmtes Relais zertifiziert oder für eine Anwendung geeignet ist. Das Datenblatt des Modells, das Zertifikat und die Montageanforderungen bestimmen diese Schlussfolgerung.
Ein einfaches Beispiel für ein Bedienfeld
Betrachten Sie eine hypothetische Maschine, bei der ein Sensorbefehl sowohl ein Schütz zur Betätigung anfordern als auch den befohlenen Zustand an eine Steuerung melden muss. Ein Steuerrelais mit ausreichend unabhängig bemessenen Kontakten könnte wie folgt verwendet werden:
- der Sensor- oder SPS-Ausgang erregt die Relaisspule;
- ein NO-Kontakt schaltet den Schützspulenstromkreis;
- ein weiterer Kontakt stellt einen separaten Befehls- oder Meldepfad bereit;
- das Schütz, nicht das Steuerrelais, schaltet den Motorstromkreis.
Dieses Beispiel demonstriert Kontaktvervielfältigung und Schaltungsstaffelung. Es begründet keine Spannungskompatibilität, Isolierung, Sicherheitsintegrität oder Anschlussklemmenbelegung für eine reale Installation. Diese Details müssen für jede Komponente und Schnittstelle überprüft werden.
Die praktische Auswahlregel
Verwenden Sie ein Steuerrelais, wenn die Aufgabe darin besteht, ein Steuerbefehl. Verwenden Sie ein Schütz oder ein anderes entsprechend ausgelegtes Schaltgerät, wenn die Aufgabe darin besteht, die endgültige Last. Verwenden Sie beides, wenn eine Steuerstufe eine separate Leistungsstufe ansteuern muss.
Überprüfen Sie vor der Bestellung die Spulenspeisung und jede Kontaktlast unabhängig. Wenn die verbleibende Frage Anschlussklemmen, SPS-Schnittstellen, Zeitverhalten, Schütz-Auswahl oder eine spezielle Relaisfunktion betrifft, folgen Sie dem entsprechenden VIOX-Leitfaden, anstatt “Steuerrelais” als vollständige Spezifikation zu betrachten.
Durchsuchen Sie die umfassendere VIOX-Kategorie für Relais, Zeitrelais und Steuerung oder senden Sie Ihre Anwendungsanforderungen an [email protected] wenn eine Spezifikation auf Modellebene erforderlich ist.
