Relais voor wisselspanning

Om dit te vermijden wordt de kern uitgerust met een shading ring of spleetpool waarop een koperen ring gemonteerd wordt (zie foto's rechts). Als het magnetisch veld sterker wordt, dan ontstaat er een stroom in de kortgesloten wikkeling. Dit is het principe van de inductie. Als het magnetisch veld wegvalt, dan probeert de ring het magnetisch veld te onderhouden. De fase van het magnetisch veld door de ring loopt 90° achter het hoofdveld, waardoor het magnetisch veld nooit nul wordt en het anker dus aangtrokken blijft.

De shading ring wordt ook in kleine asynchrone electromotoren gebruikt om een draaiveld te produceren. Deze motoren worden gevoed uit het monofasig net en er is geen draaiveld. Dit systeem heeft echter een laag rendement en wordt enkel gebruikt voor kleine motoren (ventilatoren) waar een grote slip geen bezwaar is.

Een wisselstroomrelais gebruiken op gelijkspanning?
De shading ring heeft geen invloed als het relais met gelijkspanning gevoed wordt, want het magnetisch veld blijft constant. Maar een ander effekt steekt de kop op, namelijk de impedantie van de spoel. Als het relais niet bekrachtigd is, dan is het magnetisch circuit open en is de impedantie relatief laag. Een hoge stroom kan door de spoel lopen zodat het anker bedrijfszeker aangetrokken kan worden. Als het magnetisch circuit gesloten wordt, dan stijgt de impedantie van de spoel en wordt de stroom lager. Eenmaal dat het anker tegen de kern plakt is een lagere stroom voldoende om het anker tegen de kern te houden. Een relais voor wisselspanning is als het ware zelfregulerend.

Indien men het relais met gelijkspanning voedt, dan zal de stroom veel te hoog zijn, omdat de impedantie van de spoel geen rol speelt, enkel de ohmse weerstand. Een relais die voorzien is voor 12V moet best gevoed worden met 6V gelijkspanning om oververhitting te voorkomen. Maar men moet ook rekening houden met het feit dat de verhoging van de impedantie als het anker aangetrokken is geen invloed op de stroom meer heeft.

Als men een wisselspanningsrelais met gelijkspanning voedt, dan moet men de schakeling rechts gebruiken. Men ziet natuurlijk de vrijloopdiode D1 om de transistor te beschermen als de stroom onderbroken wordt (de spoel van het relais kan stroompieken van meer dan 100V geven). Maar wat hier van belang is, is de condensator C1 en de weerstand R2.

In rust loopt er geen stroom door het relais. Er staat dan ook geen spanning over de weerstand en de condensator wordt volledig ontladen. Als het relais moet schakelen, dan wordt de normale spanning van 12V aan het relais aangelegd. Maar de elko wordt snel opgeladen tot de halve voedingsspanning. De spoel van het relais en de weerstand hebben namelijk dezelfde waarde. Door de weerstand wordt de stroom beperkt tot een lage waarde en raakt de spoel niet oververhit.

Je mag dus het relais niet voeden met dezelfde spanning als voor wisselspanning. Niet alléén kan de spoel daardoor doorbranden, maar het anker kan ook permanent gemagnetiseerd geraken door het sterker magnetisch veld, waardoor het ankel tegen de kern blijft plakken, zelfs al wordt de stroom onderbroken, en dit is zeker niet wat we moeten hebben.

Relais voor gelijkspanning

Om dit te vermijnen heeft hetr elais altijd een kleine luchtspleet om het permanent magnetisme te beperken. Meestal heeft het anker een heuveltje daar waar het tegen de kern rust, zodat het magnetisch veld slechts beperkt gesloten wordt. De kleine bult in de armatuur is zichtbaar op de afbeeling rechts (rood). Pour éviter cela, le relais à courant continu a toujours un très petit entrefer pour réduire le magnétisme rémanent. L'entreefer fait que le champ magnétique rémanent reste dans de très basses valeurs. L'entrefer est formé par une petite bosse au milieu de l'armature, qui l'empèche de faire un contact parfait avec le noyau. La bosse a une hauteur de 1mm et une circonférence de quelques milimètres et se trouve au milieu de l'armature, la bosse est visible sur le schéma à droite (en rouge).

Een gelijkspanningsrelais voeden met wisselspanning?
Om te vermijden dat het anker zou trillen op het dubbele van de netfrekwentie is er maar één oplossing: de spanning gelijkrichten en filteren. Door de condensator zal de spanning met een factor 1.4 stijgen: er moet dus een weerstand in serie met de spoel geplaatst worden om de stroom te beperken. Bij een spoel van 1kΩ moet men een weerstand van 390Ω gebruiken. De condensator is nodig om de stroom af te vlakken zodat die niet nul kan worden. Een waarde van 100µF is voldoende voor een standaard relais (24V 20mA).