Was Reed-Relais für die Elektromobilität prädestiniert

Reed-Relais sind präzise Schalter, die kurze Schaltzeiten und lange Lebensdauer mit einer guten elektrischen und mechanischen Isolation verknüpfen. Das macht sie interessant für die Elektromobilität.

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Im Gegensatz zu elektromechanischen Relais ähnlicher Baugröße und gleichem Anwendungsbereich sind Reed-Relais in der Lage, Spannungen von Nano-Volt bis 800 V und in bestimmten Fällen sogar bis zu 1000 V zu schalten.

Zugleich garantieren sie eine hohe Isolationsspannung zwischen Spule und Kontakt und eine hohe Durchbruchspannung über den offenen Kontakt. Dies hohe Isolationsspannung und der sehr hohe Isolationswiderstand garantieren Kriechströme im Bereich von Piko-Ampère.

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Prinzipieller Aufbau eines Reed-Relais

Die oben genannten Eigenschaften verdankt das Relais der Beschaffenheit des Reed-Kontaktes, seiner Konstruktion und der Werkstoffkombination.

Der Standard Reed-Kontakt besteht aus zwei Reedblades (Schaltzungen). Die Kontakte werden aus einer weichmagnetischen Metalllegierung hergestellt, die sich in einem hermetisch dichten Glaskörper befinden und leicht überlappend angeordnet sind. Der Glaskörper ist mit einem Schutzgas gefüllt oder evakuiert.

Diese Konstruktion schützt die Kontakte vor Korrosion oder Verunreinigungen wie Feuchtigkeit, Öl, Fett etc. Der Vorteil eines Reed-Kontaktes besteht darin, dass der Schalter bei geöffnetem Kontakt einen hohen Isolationswiderstand hat. Das bedeutet minimale Kriechstrecken sowie niedrige Leckströme im Bereich von Piko- oder Femto-Ampère. Deshalb erfüllt das Relais auch die hohen Kriechstrom-Anforderungen des IEC Standards.

Ferner fungiert das Vakuum bei geöffneten Kontakten als hochwertiger Isolator und weist im geschlossenen Zustand einen niedrigen Widerstand im Milliohm-Bereich auf. Der inaktive, also geöffnete Reed Schalter, hat je nach Bauform eine Isolierspannung von 500 bis 15 kV und einen Durchgangswiderstand von 1 bis 100 Tera-Ohm. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber Halbleiter-Schaltern wie Photo-MOS-Relais.

Um nun zu einem Relais zu gelangen, wird der Reed-Kontakt in eine Spule eingeführt, die, wenn stromführend, ein magnetisches Feld erzeugt. Durch ihre zylindrische Form konzentriert sich das Magnetfeld in der Mitte der Spule auf die Schaltzungen und kann diese berührungslos schließen. Diese Anordnung ist durch den geringen Energieaufwand effektiv. Je nach Spulenabmessung beträgt die Leistung zwischen 10 und einigen hundert mW. Für ein inaktives „Normally Open“-Reed-Relais wird keine Spulenspannung benötigt.

Mechanische Stabilität und Schockbeständigkeit sind wichtige Anforderungen an das Relais, daher wird die Baugruppe aus Spule und Reed-Kontakt von einem Gehäuse umschlossen. Unter anderem garantiert dies auch eine bessere Beständigkeit gegenüber Temperaturschwankungen und externe Einflüsse, wie zuvor beschrieben.

Bauform, Außenmaße und die Anordnung der Kontakte bestimmen die Isolationsfähigkeit, da sie Kriech- und Luftstrecken verändern.

Abhängig von den geforderten Parametern wird das Gehäuse entweder mit Kunstharz wie Polyurethanen vergossen oder der Spritzguss mit Epoxid genutzt. Das Vergießen eignet sich für kompliziertere innere Anordnungen mit mehreren Schaltern oder für große Hochspannungsrelais.

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