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Trennung zwischen Steuer- und Lastkreis, so daß der Berührungs-
schutz sichergestellt ist.
Schaltungsbeschreibung
Was man sich unter einem herkömmlichen Relais vorzustellen
hat, ist ziemlich klar: Das ist im Prinzip ein mechanischer Schalter,
dessen Kontakte elektromagnetisch betätigt werden. Man speist
also in eine Spule einen Strom ein und nutzt das dadurch entste-
hende Magnetfeld dazu aus, mechanische Arbeit zu verrichten
(Schließen bzw. Öffnen von Kontakten).
Dieser Aufwand mit dem Umweg über einen Elektromagneten
hat natürlich seinen Sinn. Und der besteht in erster Linie darin,
daß man zwischen dem Steuerkreis (der Erregerspule) und dem
Lastkreis (mit dem Schalter) strikt trennen will oder muß. Das
kann entweder den Grund haben, Störungen von bestimmten
Schaltungsteilen fernzuhalten; oder man muß für Berührungs-
schutz sorgen, beispielsweise beim Schalten von Verbrauchern
am Netz.
Die hierfür erforderliche galvanische Trennung läßt sich mit
einem Relais bestens bewerkstelligen. Das hat sogar den Vorteil,
daß man damit auch sehr große Lasten schalten kann, die wegen
der großen Kontaktkräfte von Hand kaum noch zu bewältigen
wären. Die hierfür vorgesehenen Groß-Relais nennt man dann
Schütze.
Aber auch hier geht es nicht ohne das obligate 'aber' ab:
Mechanische Relais haben zwar die erwähnten Vorteile, aber sie
sind leider auch mit einigen gravierenden Nachteilen behaftet:
Sie sind und bleiben nun einmal mechanische Schalter mit allen
damit verbundenen Nachteilen. Die fangen beim trägen Reagie-
ren an (langsames Schalten), schließen den raschen Verschleiß
mit ein (Abnutzung) und reichen bis zur Störsignal-Erzeugung
(Lichtbogen-Bildung).
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Was liegt da näher, als auf rein elektronische Schalter zurückzu-
greifen? Von denen gibt es schließlich schon sehr leistungsfähige
Versionen. Thyristoren oder Triacs sind die perfekten Halbleiter-
Schalter, die man mit den entsprechenden Maßnahmen auch am
Netz einsetzen kann. Es entstehen dann sogenannte Halbleiter-
Relais, die die Vorteile der mechanischen Typen (galvanische
Trennung) mit denen der Elektronik verbinden (Schnelligkeit
und Zuverlässigkeit).
Solche Module sind als sogenannte elektronische Lastrelais im
Handel erhältlich. Nur liegt hier im Lastkreis ein Triac, die der
Verbraucher an der Netz-Wechselspannung schalten kann. Um
die galvanische Trennung zu erreichen, erfolgt die Ansteuerung
des Triacs (seine Zündung) über einen Optokoppler, der sogar Po-
tentialunterschiede von ein paar tausend Volt aushält.
Doch damit ist es noch nicht getan, denn auch ein solcher elek-
tronischer Schalter kann bereits dadurch Störungen verursachen,
daß er einfach nur zum falschen Zeitpunkt aktiviert wird. Das hat
folgende Ursachen, auf die man beim mechanischen Relais über-
haupt keinen Einfluß nehmen kann:
Zündet man den Halbleiterschalter nämlich in dem Augenblick,
in dem die Netz-Wechselspannung gerade im Bereich ihres Maxi-
mums ist, fließt beim Einschalten schlagartig ein großer Strom,
der hochfrequente Störungen verursacht. Das läßt sich verhin-
dern, indem man die Zündung immer nur im Spannungsnull-
durchgang veranlaßt: Der Laststrom steigt dann von Null ausge-
hend nur langsam an (nämlich sinusförmig wie die treibende
Spannung), und es können keine energiereichen Störspitzen auf-
treten.
Die hierzu erforderliche Elektronik zur Erkennung des Span-
nungs-Nulldurchgangs muß also ebenfalls mit im Halbleiter-
Relais untergebracht werden, was bei unseren hier verwendeten
Typen mit SMD-Schaltungen realisiert wird (Surface Mounted
Devices = Oberflächenmontierbare Bauteile).
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