Relais normalerweise geöffnet vs. normalerweise geschlossene Kontakte

Relais sind allgegenwärtige Grundkomponenten in elektrischen Steuerungs- und Automatisierungssystemen und spielen eine zentrale Rolle bei der Schaltkreissteuerung. Während zahlreiche Ressourcen geschrieben wurden, die sich mit den „normalerweise offenen“ und „normalerweise geschlossenen“ Kontakten von Relais befassen, werden diese Erklärungen oft als zu abstrakt angesehen, da Lernende daran gehindert werden, ein intuitives Verständnis zu entwickeln. Dieser Artikel bietet eine gründliche und praktische Analyse dieser beiden grundlegenden Kontakttypen. Dazu werden die wichtigsten Punkte erläutert, verglichen und untersucht, wie sie in der realen Welt angewendet werden.

Relais-Grundlagen: Funktionsprinzip und Kontaktdefinitionen

Im Wesentlichen handelt es sich bei einem Relais um einen Schalter, der elektrisch gesteuert wird, und elektromagnetische Effekte werden genutzt, um kleinen Strömen die Steuerung größerer Ströme zu ermöglichen. Der Anker wird vom Magnetfeld angezogen, das von der erregten Relaisspule erzeugt wird. Dadurch wird der Anker angezogen und der Verbindungszustand der internen Kontakte verändert. Dieser Mechanismus ermöglicht es Relais, Arbeitskreise mit hoher Spannung und hohem Strom mithilfe von Steuerkreisen mit niedriger Spannung und niedrigem Strom zu verwalten, was eine wichtige Rolle in Automatisierungssteuerungs- und Sicherheitsschutzsystemen spielt.

In der Relais-Terminologie:

Normalerweise offener (NO) Kontakt : Es ist getrennt, wenn die Relaisspule stromlos ist, und schließt, wenn es angesteuert wird.

Normalerweise geschlossener (NC) Kontakt : Es ist verbunden, wenn die Relaisspule stromlos ist, und öffnet, wenn sie unter Spannung steht.

In diesem Zusammenhang bezeichnet „Normalzustand“ den Ausgangszustand des Relais, nachdem die Spule stromlos ist. Um zu verstehen, wie sich Relais innerhalb von Schaltkreisen verhalten, muss diese Unterscheidung getroffen werden.

Detaillierte Erläuterung der Kontakttypen: Struktur und Eigenschaften

Normalerweise offene Kontakte

Normalerweise offene Kontakte werden normalerweise als „NO“- oder „A“-Kontakte gekennzeichnet. Wenn die Relaisspule stromlos ist, bleiben die Schließerkontakte offen, wodurch der gesteuerte Stromkreis offen bleibt. Die elektromagnetische Kraft treibt den Anker nur dann in Bewegung, wenn die Spule ihre Nennspannung erhält, wodurch die normalerweise offenen Kontakte geschlossen und der gesteuerte Stromkreis verbunden werden.

Hauptmerkmale:

Spule stromlos → Kontakt offen

Spule bestromt → Kontakt geschlossen

Geeignet für „Start“- oder „Einkuppel“-Steuerung

Normalerweise geschlossene Kontakte

Normalerweise geschlossene Kontakte werden normalerweise als „NC“- oder „B“-Kontakte gekennzeichnet. Ihr Verhalten ist das Gegenteil von normalerweise offenen Kontakten: Wenn die Spule stromlos ist, bleibt der normalerweise geschlossene Kontakt geschlossen; Wenn die Spule erregt wird, öffnet sich stattdessen der Kontakt.

Hauptmerkmale:

Keine Spulenspannung → Kontakte geschlossen

Spule erregt → Kontakte geöffnet

Geeignet für „Stopp“- oder „Trennen“-Steuerung

Klassifizierung der Kontaktkonfiguration

Relaiskontaktanordnungen werden typischerweise durch ihre Kontaktform beschrieben, einschließlich gängiger Typen:

Formular A : Einpoliges Single-Throw-Schließer-Relais

Formular B : Einpoliges, normalerweise geschlossenes Single-Throw-Relais

SPST : Einpoliger Single-Throw

SPDT : Einpoliger Doppelwurf

DPDT : Zweipoliger Doppelwurf

Praktische Anwendungsszenarien und Verdrahtungsunterschiede

In tatsächlichen Schaltkreisen weisen die Verdrahtungsmethoden für Schließer- und Öffnerkontakte deutliche Unterschiede auf. Experimente zeigen, dass sich die beiden Konfigurationen möglicherweise nur durch eine einzige Drahtverbindung unterscheiden – die Verlegung des Drahtes vom normalerweise geschlossenen Kontaktstift zum normalerweise offenen Kontaktstift. Diese geringfügige Änderung führt zu völlig unterschiedlichen Schaltungsverhalten.

Typische Anwendungen von normalerweise offenen Kontakten

In den meisten Fällen werden normalerweise offene Kontakte in Situationen verwendet, in denen Geräte aktiviert oder Signale angeschlossen werden müssen.

Motorstartsteuerung : Dreileiter-Motorstarterschaltungen mit normalerweise offenen Kontakten

Schaltkreise der Kontrollleuchten : Verwendung von Schließerkontakten zum Ein-/Ausschalten der Anzeigeleuchten

Automatisierte Kontrollsysteme : Verschiedene Geräte als Aktoren initiieren

Typische Anwendungen von normalerweise geschlossenen Kontakten

Der Hauptzweck von Öffnerkontakten besteht darin, Sicherheit zu gewährleisten und Stillstände zu kontrollieren.

Not-Aus-Schaltungen : Sicherstellen, dass die Ausrüstung bei einem Stromausfall sicher stoppt

Verriegelungsschutz : Vermeidung von Konflikten durch den gleichzeitigen Betrieb mehrerer Geräte

Sicherheitserkennung : Sicherheitsvorrichtungen wie Türschalter oder Lichtvorhänge

Beachten Sie, dass während des Betriebs zuerst die Öffnerkontakte öffnen und anschließend die Schließerkontakte schließen. Wenn die Schützspule stromlos ist, öffnen zuerst die Schließerkontakte und die Öffnerkontakte schließen zum Zurücksetzen. Die Sicherheit des Steuerungssystems hängt von der Ausführung dieser sequentiellen Aktivität ab.

Fortgeschrittene Konzepte und Überlegungen

Mechanische Zwangsfunktion

Einige Relais verfügen über mechanische Zwangsmechanismen. Beispielsweise schieben die Relais der Serie 46 von Finder die Kontakte physisch in die „unter Spannung stehende“ Position. Diese Funktion ist bei der Inbetriebnahme praktisch. In industriellen Umgebungen ist jedoch Vorsicht geboten. Ein unbeabsichtigter Maschinenbetrieb kann zu Sachschäden oder Personenschäden führen.

Entsprechende Konzepte in Halbleiterrelais

Ebenso unterscheiden Halbleiterrelais zwischen normalerweise offenen (NO) und normalerweise geschlossenen (NC) Typen.

Normalerweise offenes Halbleiterrelais : Funktional äquivalent zu einem mechanischen Relais mit „geschlossenem Kontakt“. Ausgangsklemmen sind ohne Eingangssignal offen und mit Eingangssignal kurzgeschlossen.

Normalerweise geschlossenes Halbleiterrelais : Funktional äquivalent zu einem mechanischen Relais mit „offenem Kontakt“. Die Ausgangsklemmen sind kurzgeschlossen, wenn kein Eingangssignal anliegt, und offen, wenn ein Eingangssignal anliegt.

Praktische Tipps und Vorsichtsmaßnahmen

Beachten Sie beim praktischen Einsatz von Relais Folgendes:

Spulenpolarität : Stellen Sie sicher, dass der Pluspol der Stromversorgung mit dem richtigen Anschluss der Relaisspule verbunden ist.

Kontaktmarkierungen : Dedizierte Relais und Sockel zeigen typischerweise deutlich die Positionen des gemeinsamen Kontakts, des Schließerkontakts und des Öffnerkontakts an.

Schutzmaßnahmen : Wenn die Relaisspule stromlos ist, wird eine gegenelektromotorische Kraft erzeugt. Es wird empfohlen, eine Freilaufdiode umgekehrt parallel an die Spulenanschlüsse anzuschließen, um den Antriebskreis zu schützen.

Experimentier- und Lernmethoden

Der effektivste Weg, die Verhaltensunterschiede zwischen Relaiskontakten wirklich zu verstehen, ist durch praktisches Experimentieren. Konstruieren Sie eine einfache Testschaltung, die nur ein Relais, zwei Druckschalter und eine 24-V-Gleichstromversorgung erfordert. Indem Sie den Schaltkreis persönlich verdrahten und die Reaktion des Relais in verschiedenen Konfigurationen beobachten, können Sie ein intuitives Verständnis entwickeln, das eine solide Grundlage für zukünftige Studien zu industriellen Steuerungssystemen legt.

Achten Sie bei Experimenten auf Folgendes:

Achten Sie auf die hörbaren Klickgeräusche, wenn das Relais aktiviert und deaktiviert wird

Beobachten Sie Änderungen der Anzeigeleuchten oder des Laststatus

Vergleichen Sie die Ergebnisse der Änderung einer einzelnen Kabelverbindung in beiden Verkabelungskonfigurationen

Fazit

Normalerweise offene (NO) und normalerweise geschlossene (NC) Kontakte stellen die grundlegendsten und zugleich kritischsten Konzepte bei Relais dar. Sie spielen jeweils eine unterschiedliche und ergänzende Rolle innerhalb von Steuerungssystemen. Das Auslösen und Freigeben von Funktionen wird durch Schließerkontakte ermöglicht, während Sicherheitsschutz- und Not-Aus-Systeme durch Öffnerkontakte perfektioniert werden. Das Verständnis der Eigenschaften und Unterschiede zwischen diesen beiden Kontaktarten hilft nicht nur bei der korrekten Gestaltung und Verbindung von Schaltkreisen, sondern bildet auch die Grundlage für den Aufbau sicherer und zuverlässiger Steuerungssysteme.

Sobald Sie diese grundlegenden Konzepte verstanden haben, können Sie verwandte fortgeschrittene Themen wie „Latching“- und „Vibrator“-Schaltkreise sowie den „Dreidraht-Motorstarter“ erkunden, der in der industriellen Steuerung weit verbreitet ist.