Celduc Halbleiterrelais, Solid State Relais

CELDUC ist weltweit ein­er der inno­v­a­tivsten und erfol­gre­ich­sten Her­steller im Bere­ich Hal­bleit­er­re­lais, auch Hal­bleit­er­schütze und im engl. Sol­id-State-Relais genannt.

Wir, die FALK GmbH Tech­ni­cal Sys­tems als größter CEL­DUC-Dis­trib­u­tor, führen das mit Abstand umfan­gre­ich­ste Lager an CELDUC Hal­bleit­er­re­lais, Sol­id-State-Relais in Deutsch­land und Europa. Es ver­set­zt uns in der Lage, schnell und zuver­läs­sig unsere Kun­den beliefern zu kön­nen. Darüber hin­aus sind wir bei FALK GmbH Tech­ni­cal Sys­tems spezial­isiert, indi­vidu­elle Küh­lkör­p­er- Hal­bleit­er­re­lais-Bau­grup­pen für unsere Kun­den zu entwick­eln und zu fer­ti­gen. Unsere ther­mis­chen Wärmemes­sun­gen unter Prax­is­be­din­gun­gen garantieren eine sichere Küh­lkör­per­wahl. Zusät­zlich berat­en unsere Spezial­is­ten über die richtige Absicherung und über unsere gebrauch­stauglich geprüften Sicherungsautomaten.

Die Falk GmbH Tech­ni­cal Sys­tems bietet Ihnen bei Hal­bleit­er­re­lais / Hal­bleit­er­schütze von CELDUC exzel­lente tech­nis­che, kaufmän­nis­che und logis­tis­che Unter­stützung. Kon­tak­tieren Sie uns.

Die Produktpalette von CELDUC RELAIS

CELDUC fer­tigt eine bre­ite Palette von Hal­bleit­er­leis­tungsre­lais bis zu 125 Ampere und Nennspan­nung bis 690VAC Wech­selspan­nung oder 940VDC Gle­ichspan­nung in ein­phasige, zweiphasige, dreiphasig oder vier­polige Ausführung.

Hal­bleit­er­leis­tungsre­lais für alle Las­ten, für ohmis­che Las­ten (Heizungsan­wen­dung) oder induk­tive Las­ten (Trans­for­ma­toren, Motoren…).

CELDUC SSRs sind mit ver­schiede­nen Mon­tage­for­men erhältlich. So kön­nen sie auf ein­er Leit­er­plat­te, ein­er Schiene oder auf ein­er flachen Ober­fläche mon­tiert wer­den. Ver­schiedene Adapter kön­nen die Mon­tage an ver­schiede­nen Ober­flächen noch vereinfachen.

Hier gelan­gen Sie zur Pro­duk­t­seite und zum Pro­duk­tkat­a­log von Cel­duc-Relais.

Schalttypen und Zusatzfunktionen von  Halbleiterrelais

Die Hal­bleit­er­re­lais ver­fü­gen über zahlre­iche ver­schiedene Schalt­typen und Zusatz­funk­tio­nen, die der Anwen­dung entsprechend aus­gewählt wer­den können:

• syn­chroner Nullspan­nungss­chal­ter, asyn­chroner Direk­tein­schal­tung, Phase­nan­schnittsteller, Impuls­grup­pen­be­trieb und Pulspack­et­s­teuerung. Soft­starter, EMV.optimierte SSR, Hal­bleit­er­re­lais mit Spitzenein­schal­tung, Schei­t­elschal­ter (Trans­for­ma­tor-Schal­ter), Hal­bleit­er­re­lais mit Diag­nose­funk­tion, Drehstrom-Wen­de­schützre­lais, DC-Hal­bleit­er­re­lais für Gle­ichspan­nung, Stromüberwachung, Temperaturregler, …

Was sind die Vorteile von CELDUC?

Für CELDUC ist von höch­ster Pri­or­ität, die Qual­ität ihrer Pro­duk­te. Über 60 Jahre Erfahrung und 10 Jahre Forschung in der Prozess­sicher­heit sein­er TMS²-Tech­nolo­gie garantieren höch­ste Quatität.

Alle bei CELDUC mit antipar­al­le­len Thyri­s­toren aus­gerüsteten Hal­bleit­er­re­lais ver­wen­den die neuste TMS² Tech­nolo­gie mit ein­er län­geren Lebens­dauer als die meis­ten Pro­duk­te auf dem Markt. Neuste Keramik-Sub­strate mit DCB-Tech­nol­o­gy von cel­duc garantieren eine gerin­gere Wärmeer­mü­dung und damit län­gere Lebens­dauer als Wet­tbe­werb­spro­duk­te. Gerne informiert Sie die Falk GmbH Tech­ni­cal Sys­tems über die TMS²-Tech­nolo­gie von cel­duc.

Was sind Halbleiterrelais, Solid-State-Relais?

Hal­bleit­er­re­lais, im englis­chen Sol­id State Relais (SSR), Hal­bleit­er­schütze, Thyris­torschal­ter oder Elek­tro­n­is­che Schal­ter sind kon­tak­t­lose Schal­ter mit kein­er­lei beweglichen Teile. Sie beste­hen aus Hal­bleit­erkom­po­nen­ten mit entwed­er Thyri­s­toren, Tran­si­s­toren, Tri­acs, MOS­FETs oder IGBT als Schal­ter. Über interne Optokop­pler ist der Ans­teuerkreis vom Last­stromkreis gal­vanisch getren­nt. Eine gal­van­siche Tren­nung der elek­tro­n­is­chen Schaltkon­tak­te beste­ht allerd­ings nicht.

Wie funktionierten Halbleiterrelais, Solid-State-Relais?

Der Thyris­tor in einem Hal­bleit­er­rre­lais ist ein Hal­bleit­er­bauele­ment und ist aus vier Hal­bleit­er­schicht­en (pnpn) aufge­baut hat daher drei pn-Übergänge. Er hat eine Anode, eine Kath­ode, und ein Gate-Anschluss.

Die Thyri­s­toren sind im Aus­gangszu­s­tand nichtlei­t­end und kön­nen durch einen kleinen Strom an der Gate-Elek­trode gezün­det, sprich eingeschal­tet wer­den. Er ist dann zwis­chen Anode und Kath­ode leit­fähg. Voraus­set­zung dafür ist eine pos­i­tive Span­nung zwis­chen Anode und Kathode.

Aus­geschal­tet (gelöscht) wird der Thyris­tor durch Unter­schre­it­en eines Min­dest­stroms, des soge­nan­nten Hal­te­stroms, was im Null­durch­gang der Net­zs­pan­nung geschieht aber nur dann, wenn am Gate kein Strom mehr fließt.

Bei Hal­bleit­er­re­lais für Wech­selspan­nung sind zwei Thyri­s­toren ver­baut, je eine für die pos­i­tive und neg­a­tive Spannung.

Welche Vorteile haben Halbleiterrelais, Solid-State-Relais?

Hal­bleit­er­schütze ver­fü­gen über entschei­dende Vorteile gegenüber mech­a­nis­chen Relais bzw Schützen, die bei Anwen­dun­gen mit hoher Schalthäu­figkeit zwin­gend erforder­lich sind.

Der Hauptvorteil liegt in der hohen Schalt­fre­quenz von >10ms und das ohne Funke­nen­twick­lung, ohne Kon­tak­tab­brand, ohne Kon­tak­tver­schleiß und ohne Bein­träch­ti­gung der Lebens­dauer des Hal­bleit­er­schütz. Zusät­zlich sind sie unempfind­lich gegenüber Schocks und Vibra­tio­nen welch­es den Ein­satz in rauhen Umge­bun­gen möglich macht.

Zum Ein­schal­ten des Hal­bleit­er­re­lais, Sol­id State Relais ist nur ein geringer Ans­teuer­strom nötig. Das geräuschlose Schal­ten und die vari­able Ein­baulage wird bei viele Anwen­dun­gen in Kleingeräten, zum Beispiel in der Medi­zin, gefordert.

Die Störaussendung beim Ein uns Auss­chal­ten ist sehr ger­ing da im Null­durch­gang der Net­zs­pan­nung und daher prak­tisch Strom­los geschal­tet wer­den kann. Auch ver­füg­bar sind EMV-opti­mierte Hal­bleit­er­re­lais nach EN50081‑1 (gemäß CISPR22) mit sehr geringer elek­tro­mag­netis­ch­er Störaussendung für Haushalt und medi­zinis­chen Anwendungen.

Die Lebens­dauer der Hal­bleit­er­re­lais, Sol­id State Relais ist bei sachgemäßem Gebrauch prak­tisch unbe­gren­zt. Schal­top­per­a­tio­nen liegen bei >100.000.000 Schaltungen.

Was ist bei Halbleiterrelais, Solid-State-Relais zu beachten?

Hal­bleit­er­re­lais haben zwis­chen den elek­tro­n­is­chen Schaltkon­tak­ten auch bei aus­geschal­tetem Relais keine gal­vanis­che Tren­nung. Gegebe­nen­falls muss ein Vorschalt­gerät, welch­es eine gal­vanis­che Tren­nung im Bedarfs­fall vorn­immt, einge­baut wer­den. Hier sind die lan­desörtlichen Vorschriften und Bes­tim­mungen zu beachten.

Die Hal­bleit­er im SSR haben einen gerin­gen Innen­wider­stand und beim Ein­schal­ten eine interne Restspan­nung. Dies wird als Ver­lustspan­nung beze­ich­net. Fließt ein Last­strom durch ein Hal­bleit­er­re­lais, erwärmt sich das Hal­bleit­er­re­lais. Es entste­ht eine Ver­lustleis­tung P (W) und es entste­ht eine Wärmeen­twick­lung am Hal­bleit­er­re­lais-Boden.

Daher ist je nach größe des Last­stroms ein Alu­mini­um-Küh­lkör­p­er drin­gend erforderlich.

Ein Küh­lkör­p­er leit­et die Wärme des Hal­bleit­ers an die Umge­bung ab und sorgt für die Küh­lung des SSR, damit dieses dauer­haft betrieben wer­den kann. Dabei sollte der Küh­lkör­p­er sich­er­stellen, dass die Tem­per­atur zu kein­er Zeit die max­i­male Betrieb­stem­per­atur des Hal­bleit­er­re­lais übersteigt.

Worauf muss man bei der Auswahl von Halbleiterrelais, Solid-State-Relais achten?

• Richtig dimensioniertes Halbleiterrelais für die Netzspannung und den maximalen Nenn-Laststrom der Anwendung.

• Richtiges Halbleiterrelais für die zu schaltende Lastart.

• Richtig dimensionierter Kühlkörper für den maximalen Dauerstrom der Last.

• Richtige Absicherung des Halbleiterrelais

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Wie sichere ich ein Halbleiterrelais, Solid-State-Relais richtig ab?

Zum Schutz vor Kurz­schlüssen kann ein Hal­bleit­er­re­lais mit Hal­bleit­er­sicherun­gen abgesichert wer­den. Diese sind super­flinke Schmelzsicherung (ultra rapi­de) oder Hal­bleit­er-Sicherungsauto­mat­en. Hal­bleit­er­re­lais-Sicherun­gen ver­fü­gen über einen sehr schnellen Aus­lösecharak­ter­is­tik zum Schutz des Solide-State-Relais.

Ver­wen­den Sie zum Schutz des SSR eine Sicherung mit einem Gren­zlastin­te­gral I²t-Wert = ½ x I²t-Wert des SSR (siehe Datenblatt)

Es ist auch möglich, Hal­bleit­er­re­lais durch Leitungss­chutzschal­ter zu schützen.

In diesem Fall siehe Anwen­dung­sh­in­weis (SSR-Schutz) und ver­wen­den Sie ein SSR mit hohem I2t-Wert (> 5000A2s). Die Falk GmbH Tech­ni­cal Sys­tems hat dazu bei einem akkred­i­tierten Prüfla­bor cel­duc SSR und Sicherungsauto­mat­en gebrauch­stauglich nach Anlehnung auf EN60947‑4–3:2014 (Ver­drah­tungslän­gen nach Prax­isan­wen­dung) unter Kurz­schluss­be­din­gun­gen Abschnitt 9.3.4 geprüften. Gerne ste­hen unsere Spezial­is­ten für Fra­gen vor Ort bereit.

Wie berechne ich die Verlustleistung eines Halbleiterrelais?

In den Hal­bleit­er­re­lais-Daten­blät­tern von CELDUC ist es möglich, anhand der Der­at­ingkurve (Strombe­last­barkeit­skurve) die Ver­lustleis­tung abzule­sen und ein Küh­lkör­per­pro­fil auszuwählen.

Zusät­zlich ist eine Berech­nungs­formel für die Ver­lustleis­tung enthal­ten. Die Fir­ma Falk GmbH Tech­ni­cal Sys­tems ist Ihnen gerne bei der Berech­nung behilflich.

Wie wähle ich den richtigen Kühlkörper für ein Halbleiterrelais, Solid-State-Relais aus?

Das Hal­bleit­er­re­lais muss beim Betrieb so gekühlt wer­den, dass die max­i­mal zuläs­sige Sperrschicht­tem­per­atur nicht über­schrit­ten wird. Je nach Hal­bleit­er­re­laistyp ist diese bei 125°C oder 150°C. Die Küh­lkör­pertem­per­atur sollte deswe­gen 100°C nicht überschreiten.

Die Falk GmbH Tech­ni­cal Sys­tems besitzt eine bre­ite Auswahl an geeigneten Alu­mini­um Küh­lkör­pern für fast alle Anwen­dungs­bere­iche und ist behil­flich bei der richti­gen Küh­lkör­perdi­men­sion­ierung. Gerne nehmen unsere Spezial­is­ten auch für Sie ther­mis­che Wärmemes­sun­gen unter Ihren Prax­is­be­din­gun­gen vor.

Sie kön­nen den benötigten Küh­lkör­p­er auch sel­ber auswählen, indem Sie die Ver­lustleis­tung des Hal­bleit­er­re­lais und den ther­mis­chen Wider­stand des Küh­lkör­pers berech­nen oder aus der Der­at­ingkurve able­sen. Die Formel zur Berech­nung der Ver­lustleis­tung und die Der­at­ingkurve zum Hal­bleit­er­re­lais sind in jedem Daten­blatt enthalten.

Wie lese ich die Werte aus der Deratingkurve im Datenblatt aus?

Der benötigte Küh­lkör­p­er kann in Abhängigkeit des geschal­teten Nennstroms und der angenomme­nen max­i­malen Umge­bung­stem­per­atur direkt abge­le­sen werden.

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Beispiel Deratingkurve:

Nennstrom Ieff = 6 A

Umge­bung­stem­per­atur max = 38 ° C

Aus der Deratingkurve:

a) auf der linken Seite den zu schal­tende Nennstrom fes­tle­gen (6A)

b) von dort eine ver­tikale Lin­ie nach oben bis zur Kurve zeich­nen (1)

c) von dem Punkt an der Kurve (1) eine hor­i­zon­tale Lin­ie auf die rechte Seite ziehen (2)

d) auf der echt­en Seite eine ver­tikale Lin­ie an der max­i­malen Umge­bung­stem­per­atur nach oben zeich­nen (3)

e) der Kreuzpunkt der bei­den Lin­ien bes­timmt den benötigten Küh­lkör­p­er (2) (3)

f) wählen Sie den Küh­lkör­p­er, der über diesem Punkt liegt aus. In unserem Beispiel besitzt der Küh­lkör­p­er einen ther­mis­chen Wider­stand von 1,2 K/W (4)

Max­i­mal­w­erte ablesen: 

g) mit einem Küh­lkör­p­er von 1,2 K/W und einem Nennstrom von 6A darf die Umge­bung­stem­per­atur bis zu 54 °C ansteigen (8) (9)
h) mit einem Küh­lkör­p­er von 1,2 K/W und ein­er max­i­malen Umge­bung­stem­per­atur von 38°C kann ein Nennstrom bis zu 8,4A geschal­tet wer­den (5) (6) (7)