Hvad er relæer i automations- og forsyningsanlæg

Et relæ er en elektrisk betjent omskifter, hvor et lille styresignal åbner eller lukker ét eller flere sæt kontakter i en anden kreds, der ofte fører højere spænding eller strøm. Et 24 V DC-signal fra en PLC, en trykknap eller en sensor kan på den måde trygt aktivere en motor, et varmelegeme eller en belysningskreds på 230 V AC. Fordi styrekredsen (spolekredsen) og belastningskredsen (kontaktkredsen) er adskilt, får man både galvanisk isolation og signalforstærkning, og begge dele er nødvendige i styretavler og fordelingstavler.

Sådan fungerer et elektromekanisk relæ

Det klassiske elektromekaniske relæ er bygget op om en kobberspole viklet omkring en ferromagnetisk kerne. Når spolen får spænding, opstår et magnetfelt, som trækker et bevægeligt anker (armatur) til sig. Ankeret flytter kontaktsættet, så de normalt åbne kontakter lukker, og de normalt lukkede bryder. Uden spænding forsvinder magnetfeltet, og en fjeder fører anker og kontakter tilbage. Det tager få millisekunder, så relæet kan tænde og slukke hurtigt og præcist uden menneskelig indgriben.

Hvad relæet gør i en styretavle

• Signaltilpasning: Udgangene på elektronik er for svage til at drive store laster. Relæet sidder imellem og beskytter den følsomme elektronik mod overbelastning.
• Galvanisk isolation: Der er ingen elektrisk forbindelse mellem spole- og kontaktsiden, så transiente overspændinger og fejlstrømme holdes væk fra styrekredsen.
• Relæer fås med flere poler, med holdespole (latching), med indbyggede tidsfunktioner eller som særligt sikre "safety relæer".
• Sikkerhedsrelæer overvåger deres egne kontakter og opfylder kravene i EN ISO 13849-1 og EN 60204-1 til nødstop- og personsikringskredse.

Almindelige relætyper

1. Elektromekanisk relæ (EMR): Universelt og billigt, men det mekaniske slid begrænser levetiden ved meget høje koblingsfrekvenser.
2. Solid-state relæ (SSR): Bygget på halvledere og uden bevægelige dele. Det er hurtigt og lydløst, men udvikler varme og skal ofte have en køleflange.
3. Reed-relæ: Hermetisk kapslede magnetkontakter, der skifter hurtigt. Velegnet til lavenergisignaler, hvor der kræves høj pålidelighed.
4. Tidsrelæ: Har en justerbar forsinkelse ved ind- eller udkobling, så man kan lave sekvenser uden PLC-programmering.
5. Sikkerhedsrelæ: Har ekstra, redundante kontakter og intern fejldiagnose, så en enkelt fejl ikke fører til en farlig situation.

Det skal du se på, når du vælger relæ

• Spolespænding og -frekvens (fx 12 V DC, 24 V AC, 230 V AC 50 Hz)
• Kontaktkonfiguration (SPDT, DPDT, 4PST osv.)
• Kontaktbelastning (maksimal bryde- og slutstrøm og -spænding)
• Koblingshastighed og tilladt duty-cycle
• Mekanisk og elektrisk levetid (antal operationer med og uden belastning)
• Monteringsform (DIN-skinnesokkel, printmontage eller panelmontage)
• Miljødata som IP-grad, driftstemperatur og vibrationsmodstand

Montering og ledningsføring

I industritavler klikkes relæerne typisk på en 35 mm DIN-skinne ved siden af klemmer og automatsikringer. Spolekredsen forsynes via sikrede styreforbindelser, og på DC-spoler sætter man ofte en friløbsdiode eller et RC-led, der dæmper de inducerede støjspidser. Kontaktkredsen tilsluttes belastningen med et passende ledningstværsnit og overstrømsbeskyttelse. Tydelig mærkning (K1, K2 osv.) i både dokumentation og tavle gør fejlfinding lettere.

Fordele i industrimiljøet

• Samme relæserie kan styre både AC- og DC-laster, så det er let at ændre i maskindesignet.
• Elektromekaniske relæer koster langt mindre end fuldelektroniske interfacemoduler.
• Et korrekt dimensioneret og beskyttet relæ holder i mange år, også under barske forhold.
• Med modulopbyggede relæsokler er det enkelt at tilføje ekstra udgange, når maskinen opgraderes.

Vedligehold og test

Se relæerne efter med jævne mellemrum, især hvor de ofte kobler store laster. Kig efter brunfarvede plastdele, sviemærker og mislyde (kontaktklapper). Spolens modstand afslører brud eller kortslutning, og i kritiske applikationer måles kontaktmodstanden nøjagtigt med et mikroohmmeter. Skifter du relæet, før det går helt i stykker, slipper du for meget uplanlagt nedetid.

Standarder og godkendelser

IEC 61810 beskriver de generelle krav til relæer, mens UL 508 og CSA C22.2 dækker det nordamerikanske marked. Tidsrelæer er specificeret i EN 61812, og elektrisk udstyr på maskiner er reguleret af IEC 60204-1. Overholder relæet standarderne, kan det bruges sikkert og lovligt i den tilsigtede installation.