Funken am Relais-Kontakt

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo zusammen,

ich habe folgendes Problem:
Ich nehme gerade eine neue Anlage in Betrieb. Hier wird ein 24V DC Hydraulikventil (1,25A) von einem Relais(6A Schaltstrom) angesteuert.
Die Ansteuerung erfolgt kontinuierlich mit 1HZ. Da die Kontakte vom Relais sichtbar sind, erkenne ich das bei den Schaltvorgängen ganz schöne Funken am Kontakt entstehen. Nach einer Zeit (zB. 30000 Schaltvorgängen) bleibt mir das Relais kleben und ich muss das relais wechseln. Anfangs entstehen noch keine Funken, aber schon nach ca. 500 Schaltungen sind sie wieder zu sehen. Der Ventilstecker ist mit einem Entstörglied ausgestattet. Ich habe jetzt zusätzlich parallel zum Relaiskontakt ein VDR geschaltet. Allerdings weiss ich nicht, wie man sowas dimensioniert. Den hatte unsere Instandhaltung einfach vorrätig.
Auf dem VDR ist aufgedruckt: „150/4“. Sonst nichts.
Auf jeden Fall funkt es immer noch.
Kann mir jemand noch ein Tipp geben, was ich machen kann?
Vielen Dank schon mal.

#2

Ist das Relais wg. Erdtrennung erforderlich? Sonst würde ich es einfach mit einem dafür gedachten modernen FET ersetzen.

Und wenn Erdtrennung nötig ist, bin ich mir ziemlich sicher, dass es bereits Halbleitermodule mit Optokoppler oder Opto-FET dafür gibt. 1,5 A ist ja nicht mehr die Welt für einen Transistor.

Gruß

Stefan

#3

Hat das Ventil eine Löschdiode?
Wenn nicht schalte parallel zum Ventil eine Diode vom Typ 1N4004 oder höher (4005 oder 4006).
und zwar die Kathode an + und die Anode an -.
Die verhinder das Auftreten der Gegen EMK.
Dies ist eine relativ hohe Spannung, die beim Abschalten von Induktivitäten entsteht. Und zwar gegenpolig zur Betriebspannung.

#4

Die Ansteuerung erfolgt kontinuierlich mit 1HZ. Da die
Kontakte vom Relais sichtbar sind, erkenne ich das bei den
Schaltvorgängen ganz schöne Funken am Kontakt entstehen. Nach
einer Zeit (zB. 30000 Schaltvorgängen) bleibt mir das Relais
kleben und ich muss das relais wechseln. Anfangs entstehen
noch keine Funken, aber schon nach ca. 500 Schaltungen sind
sie wieder zu sehen. Der Ventilstecker ist mit einem
Entstörglied ausgestattet.

Entstörglied = RC Glied?
Eine „Freilaufdiode“ wäre besser.

Ich habe jetzt zusätzlich parallel
zum Relaiskontakt ein VDR geschaltet. Allerdings weiss ich
nicht, wie man sowas dimensioniert. Den hatte unsere
Instandhaltung einfach vorrätig.
Auf dem VDR ist aufgedruckt: „150/4“.

Könnte die Ansprech- oder Bemessungsspannung sein, also 150V sind ein wenig zuviel.

#5

Hallo Namenloser

Wie schon von anderen gesagt, ist eine Löschdiode der sicherste Weg (und auch allgemein üblich).

Die Diodentypen 1N4003 bis 1N4007 sind dafür hervorragend geeignet.

Der Vorgang ist folgender:
Wenn Du den Strom durch eine Induktivität (z.B. die Spule des Ventils) abschaltest, so bricht ja das Magnetfeld der Spule zusammen. Das zusammenbrechende Magnetfeld versucht nun, weiter einen Strom in der ursprünglichen Höhe (zu Anfang) über den sich öffnenden Kontakt zu treiben, bis die im Magnetfeld gespeicherte Energie abgebaut ist.

Dieser Strom würde, da er in der Spule die ursprüngliche Richtung beibehält, in umgekehrter Richtung (von - nach +) über den Kontakt fließen wollen. Dabei kann die Spannung am geöffneten Kontakt beträchtliche Werte annehmen, auf jeden Fall so viel, dass am Kontakt ein Lichtbogen entsteht.

Bietest Du diesem Induktionsstrom aber die Möglichkeit, über einen Weg (z.B. eine Diode) am Kontakt vorbei zu fließen, entsteht am Kontakt nur die Schleusenspannung dieser Diode (bei Siliziumdioden ca. 0,7V).

Da zum Entstehen eines Kontaktfunkens jedoch (nach dem Relaislexikon von SGS) etwa 20 - 30V erforderlich sind, wird durch die Freilauf- oder Löschdiode das Entstehen eines Kontaktfunkens verhindert.

Nebeneffekt der Freilaufdiode ist jedoch, dass der Abbau des Magnetfeldes der Spule relativ lange (geschätzt zwischen 100 und 300ms) dauert, so dass das Schließen des Magnetventils um diese Zeit verzögert wird.

Stark vermindern kann man den verzögernden Effekt, indem man einen Widerstand mit der Löschdiode in Reihe schaltet. In Deinem Fall (Spulenstrom 1,5A) wäre der optimale Widerstandswert, bei dem die Abschaltspannung 20V nicht nennenswert überschreitet:
20V / 1,5A = 13,33 Ohm
Also ein Widerstand zwischen 10 und 15 Ohm.

Ich hoffe, das hilft Dir
Gruß merimies

#6

Hi(n),
Störend beim z.B.Einschalten ist ja, dass der Strom durch den Schalter nicht schlagartig ansteigt und die Spannung über dem Schalter nicht schlagartig auf 0 geht, sondern dass sich beide Flanken überlappen. Somit wird im Schalter Leistung umgesetzt(, da Strom und Spannung gleichzeitig vorherrschen.) und die Kontakte abgewetzt.

Wenn man dafür sorgen könnte, dass beim Einschalten die Spannung über dem Schalter bereits auf 0 V gefallen ist, dann hätte man es…

Ne elegante Möglichkeit wäre der Aufbau eines Schwingkreises, der sogenantes weiches (resonantes) Schalten ermöglicht, eine Technik, die normalerweise bei Leistungsschaltern angewendet wird mit dem ziel noch höhere Schaltfrequenzen verlustfrei zu erreichen.

Spricht aber nix dagegen, dass man das auch bei einem Schütz anwendet…könnte man als Lehrling bei dem Meister voll auf Cheff machen…

Ciao, J.

#7

Hallo Fragewurm,

Hat das Ventil eine Löschdiode?

Dies ist eine relativ hohe Spannung, die beim Abschalten von
Induktivitäten entsteht. Und zwar gegenpolig zur
Betriebspannung.

Das Ganze hat aber den Nachteil, dass die Abfallzeit des Ventils verlängert wird. Bei 1Hz kann das eine Rolle spielen.

MfG Peter(TOO)

#8

Die paar Millisekunden dürften bei 1Hz nichts ausmachen. Eine Löschdiode sollte bei allen Induktivitäten, die geschaltet werden immer dabei sein. Auch wenn mit Halbleitern geschaltet wird.

#9

Hallo Fragewurm,

Die paar Millisekunden dürften bei 1Hz nichts ausmachen. Eine
Löschdiode sollte bei allen Induktivitäten, die geschaltet
werden immer dabei sein. Auch wenn mit Halbleitern geschaltet
wird.

Naja, es können auch ein paar 100ms werden und über die Anwendung weiss ich nichts …

Es gibt noch andere Möglichkeiten, welche die Schaltzeit weniger beeinflussen. Grundsätzlich geht es darum, die Spannung am Schalter zu begrenzen.
Dazu kann man auch ein Bauteil parallel zum Kontakt schalten (VDR, Z-Diode). Je höher die Spannung an der Induktivität werden darf, umso kleiner wird die Abfallverzögerung. Je nachdem wie das eingebaut wird, steigen aber die EMV-Werte.

Wie immer muss man wissen was man tut und den brauchbaren Kompromiss finden.

Und besonders bei Halbleitern muss die Induktionsspannung begrenzt werden, diese sind viel Heikler als Relaiskontakte.

MfG Peter(TOO)

#10

Hallo Hein
Suche im Internet z.B. die Firma Dold, die bieten Kontaktlose Relais an, die mit der von Dir gestellten Aufgabe wohl kein Problem haben.

Gruß schwubbi1877