Anwendungsdemonstration 1: 12 V Relais

In diesem Beispiel wird die Beschleunigung des Schaltvorgangs an einem Kleinschaltrelais untersucht. Um die Auswirkung der Übererregung festzustellen wird nicht nur der Spulenstrom sondern auch die Schaltseite mit dem Wechsler mit dem Oszilloskop betrachtet.

Daten der Anwendung:

Relais (Wechsler), 12V Erregungsspule mit 50 Ω Innenwiderstand
Betrieb des Relais an 12 V Nominalspannung
Betrieb des Relais an 24V Überspannung mit Boost-On- und Boost-Off-Phase

Der Aufbau stellt sich wie folgt dar:

Anwendungsdemonstration 1: 12 V Relais 1: — Aufbau zur Anwendungsdemonstration 1

Die EL2212 wird an die Versorgungsspannung angebunden. Auf dem Oszilloskop werden gleich Öffner- und Schließerkontakt des Wechslerrelais als auch der Spulenstrom aufgezeichnet.

	Ankerfederwirkung Wenn im Relais die Spule die Ankerplatte bewegt, sind die elektrischen Kontakte über Bleche federnd angebunden. Deshalb ergibt sich in den folgenden Aufzeichnungen ein geringer Zeitverzug zwischen "Veränderung des Luftspaltes" und "Signaländerung auf der Schaltseite".

Anwendungsdemonstration 1: 12 V Relais 3: — 12 V Standardbetrieb

Erläuterung:

Bei (A) beginnt die Bestromung.
Nach ~7 ms (Raster 5 ms) öffnet sich der NC (normally closed) Kontakt (B).
Der Spulenstrom sinkt entsprechend zum sich öffnenden Luftspalt ab.
Sobald der NO-Kontakt (normally open) geschlossen und der Anker in Endlage ist (C, D) steigt der Spulenstrom weiter bis zur Sättigung bei 240 mA an (E).
Der NO-Kontakt prellt beim Schließen (C).
Nach 25 ms endet das Schaltsignal, der Spulenstrom sinkt langsam ab.
Wenn sich der Luftspalt zwischen Anker und Spulenkern öffnet, steigt der Spulenstrom an, kurz danach öffnet sich der NO-Kontakt (F).
Der NC-Kontakt prellt beim Schließen (G).

Betrieb	Einschaltverzögerung NO	Ausschaltverzögerung NO
Standardbetrieb	8 ms (A - C)	13 ms (E - F)

Nun wird die Übererregung aktiviert.

Anwendungsdemonstration 1: 12 V Relais 4: — Übererregung, „Boost-On“ aktiviert

Erläuterung:

durch den erhöhten Anregungsstrom, der bis auf ca. 480 mA ansteigt (C), schaltet der Kontakt deutlich schneller (B)
nach 10 ms wird die Übererregung, die Boost-On-Phase beendet und der Haltestrom von 240 mA wird eingeregelt (D)
nach 25 ms (E) wird das Signal wieder abgeschaltet

Nun wird zusätzlich die Boost-Off-Phase beim Abschalten aktiviert:

Anwendungsdemonstration 1: 12 V Relais 5: — Boost-Off aktiviert

Erläuterung:

die Abschaltung (A) arbeitet sofort mit Gegenspannung gegen die Spule und bewirkt erheblich schnelleres Umschalten des Relais.
die mechanische Trägheit verzögert den Kontakt, wenn sich der Luftspalt am Ankerblech öffnet (B), steigt der Spulenstrom wieder an.
die elektrischen Kontakte öffnen (C) bzw. schließen (D) unter Prellen kurz darauf.
es wird hier eine Boost-Off-Phase von 5 ms Dauer und mit -100 mA Abschaltschwelle genutzt.

Der Abschaltvorgang wird durch die EL2212 erheblich beschleunigt.

Betrieb	Einschaltverzögerung NO	Ausschaltverzögerung NO
Standardbetrieb	8 ms	13 ms
mit Boost-On/Off-Phase	3,5 ms	3 ms

Anmerkung zur beschleunigten mechanischen Bewegung, in diesem Fall der Ankerplatte:
Durch extrem starkes Ansteuern kann der Anker so schnell gelöst werden, dass die Kontakte über den gesamten Öffnungsweg prellen, siehe folgende Abbildung.

Anwendungsdemonstration 1: 12 V Relais 6: — Zu schneller Abschaltvorgang mit zurückprellenden Kontakten

Erläuterung:

die Abschaltung (A) arbeitet sofort mit Gegenspannung gegen die Spule und bewirkt erheblich schnelleres Umschalten des Relais.
als Abschaltschwelle sind -300 mA gewählt (B), weshalb eine abstoßende Kraft auf den Anker ausgeübt wird.
der Wechsler schlägt ordnungsgemäß um, prellt dann aber bis zum NO zurück (C).

	Mechanische Dynamik Der Anwender hat die mechanisch ordnungsgemäße Funktion des Aktors sicherzustellen. Mit den Einstellparametern der Phasen kann die beschleunigende Wirkung reguliert werden.