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Die unsichtbare Stärke: Hochspannungs-Reed-Relais für Kabeltester

Hochspannungsprüfungen erfordern Komponenten, die Sicherheit, Zuverlässigkeit und langfristige Leistung gewährleisten. Reed-Relais sind für diese Bedingungen ausgelegt und bieten eine hohe Isolationsspannung, einen außergewöhnlichen Isolationswiderstand, einen niedrigen EIN-Widerstand sowie eine niedrige Kapazität. Ihre Fähigkeit, alles von Signalen im Mikrobereich bis hin zu Hochleistungslasten zu schalten, ermöglicht präzise Messungen in umfangreichen Hochspannungsprüfsystemen.

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Hochspannungskabeltester erfordern zuverlässiges Schalten

Hochspannungsprüfungen sind ein kritischer Prozess, um Zuverlässigkeit, Sicherheit und Lebensdauer elektronischer Systeme und Komponenten sicherzustellen. Reed-Relais sind speziell dafür entwickelt, die strengen Anforderungen solcher Anwendungen zu erfüllen, und bieten zentrale Eigenschaften wie sehr hohe Isolationsspannung und Isolationswiderstand – sowohl über den offenen Kontakten als auch zwischen Spule und Kontakt. Darüber hinaus bieten Reed-Relais einen sehr niedrigen EIN-Widerstand, eine niedrige Kapazität sowie die Fähigkeit, Lasten zuverlässig von Mikro- bis zu hohen Pegeln zu schalten. Diese Fähigkeiten sind entscheidend, um Messungen über mehrere Größenordnungen zu ermöglichen – von Nanovolt bis Kilovolt und von Femtoampere bis Ampere.

A worn yellow triangular warning sign with a black lightning bolt symbol, indicating electrical hazard, sits on a reflective surface alongside yellow wires and Cable Testers in the background. by Standex Detect

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Fokusanwendung: Kabeltester oder elektronische Kabelbaumtester

In modernen Fahrzeugen, insbesondere in EVs, übertragen Kabelbäume Hochspannungsleistung und Signale über komplexe Systeme hinweg. Selbst kleine Defekte wie Isolationsschäden oder Teilbrüche können Sicherheit und Leistung beeinträchtigen.

Hochspannungskabeltester sind unerlässlich, um solche Fehler zu erkennen und die Zuverlässigkeit der elektrischen Systeme im Fahrzeug sicherzustellen.

Hochspannungsprüfung auf Kabelkurzschlüsse

Reed-Relais sind entscheidend, um Tausende Volt (z. B. bis zu 10 kVDC Schaltspannung und 15–20 kVDC Sperrspannung über die Kontakte) anzulegen, um potenzielle Kabelkurzschlüsse zu identifizieren. Diese Prüfmethode „jede Ader gegen alle anderen Adern“, auch als „Matrix-Scanning“ bekannt, ist mit Hochspannung eine Standardpraxis, um Kurzschlüsse oder schwache Isolierung zu erkennen, die Niederspannungsmethoden übersehen könnten.

Hochstromprüfung auf partielle Kabelbrüche

Zusätzlich können diese Relais das Anlegen hoher Ströme durch die Leitungen ermöglichen (z. B. bis zu 5 A im kontinuierlichen 100%-Betrieb, mit sogar noch höheren, kurzzeitigen gepulsten Strömen), um teilweise durchtrennte Leiter zu erkennen, die andernfalls zu vollständigen Brüchen und katastrophalen Ausfällen führen könnten.

Für eine besonders anspruchsvolle Test- und Messanwendung, die ein kompaktes Hochspannungsrelais (5 kV AC / 7 kV Spitzenwert-Spannungsfestigkeit) in einem kleinen Gehäuse zum Testen von Isolationsmerkmalen und Teilentladungen erforderte, wurde eine einzigartige Lösung entwickelt. Diese umfasst ein neues Reed-Relais-Design (MRE Series) mit zwei Reed-Schaltern, die intern in Serie verbunden sind, wodurch die geforderte Leistung erreicht wird, während eine kompakte Baugröße von 30 mm x 10 mm Montagefläche erhalten bleibt. Diese interne Serienverbindung von Schaltern, die typischerweise von anderen Anbietern nicht angeboten wird, macht das Relais robuster und erleichtert die Integration in Designs, bei denen Anforderungen an Hochspannungsisolation und Kriechstrecken sowie Platzbeschränkungen auf der Leiterplatte ein Thema sind.

~ David Stastny, Product Manager Relays
A rectangular white electronic component labeled MEDER electronic MRE24-1A79 with four metal pins, often used in cable testers, placed on a white surface with a gradient blue background on the left. by Standex Detect

Wesentliche Merkmale für Kabeltests

1) Hochspannungsfähigkeit

Hochspannungs-Reed-Relais können bis zu 10.000 Volt schalten und bis zu 15.000 Volt über ihren Kontakten standhalten. Bestimmte Serien, wie H, HE und HM, können bis zu 10 kVDC schalten und eine Isolation von bis zu 20 kVDC bieten. Relais können außerdem zwischen Schalter und Spule 15.000 Volt sperren.

2) Hochstromfähigkeit

Diese Relais können hohe Ströme bis zu 5 A kontinuierlich (100% Einschaltdauer) führen, wobei kurzzeitige gepulste Ströme potenziell sogar noch höher sein können. Beispielsweise kann die HE/HM-Serie bis zu 5 A kontinuierlich und 10 A für mehrere Millisekunden führen. Einige Anwendungsfälle haben gezeigt, dass im Mikrosekundenbereich der Pulsstrom sogar bis in höhere Zehner- oder niedrigere Hunderteramperebereiche ansteigen kann.

3) Hoher Isolationswiderstand

Sie verfügen über einen hohen Isolationswiderstand, typischerweise größer als 10^13 Ohm (10 TOhm); kundenspezifische Relais können sogar über 500 TOhm Isolationswiderstand erreichen.

4) Zuverlässigkeit und Langlebigkeit

Reed-Relais-Matrizen werden in Kabeltestern zuverlässig eingesetzt und sind für mehrere hundert Millionen Schaltspiele bei kaltem Schalten ausgelegt. Sie arbeiten zuverlässig über einen breiten Temperaturbereich und bieten eine wirtschaftliche Lösung für Schaltaufgaben.

5) Robustheit

Reed-Relais verwenden hermetisch abgedichtete Reed-Schalter, die zusätzlich in widerstandsfähigem, hochfestem Harz und Kunststoff vergossen sind, wodurch Zuverlässigkeit auch bei verschiedenen Umgebungen gewährleistet wird.

6) Mehrere Konfigurationen

Sie sind in verschiedenen Gehäusen und Pin-Konfigurationen erhältlich und ermöglichen mehrere Schalter (normalerweise
offene und normalerweise geschlossene Kontakte) sowie Hochspannungs-Anschlussdrähte für „Sky Wiring“.

A gloved hand adjusts colorful cables on an electronic circuit board, while Cable Testers and several labeled electronic components float on the right in close-up view. by Standex Detect

Umfassende Hochspannungsprüffähigkeiten

Über Kabeltester hinaus sind Reed-Relais ein integraler Bestandteil einer breiten Palette von Hochspannungs-Test- und Messanwendungen und ermöglichen Messungen, die mehrere Größenordnungen abdecken – von Nanovolt bis Kilovolt und von Femtoampere bis Ampere.

1. Breiter Spannungsbereich

Schaltspannungen sind bis zu 10 kVDC verfügbar, wobei Durchschlagspannungen und dielektrische Festigkeit bis zu 15 kVDC reichen. Beispielsweise sind die KT Series oberflächenmontierbare Reed-Relais, die Spannungen bis zu 1,5 kVDC schalten und eine hohe Isolation bis zu 7 kVDC bieten. Die BH series kann bis zu 1 kVDC schalten und bietet eine Durchschlagspannung von 3 kVDC sowie niedrige Leckströme über offene Kontakte. Die LI, SHV und BE series bieten eine hohe Durchschlagspannung bis zu 4 kVDC und Schalten bis zu 1 kVDC – geeignet für eng gestapelte Matrizen. Die SHV series ist speziell ideal für hochdichte Bestückung, während sie eine hervorragende Hochspannungsleistung beibehält.

2. Strombelastbarkeit

Reed-Relais können Ströme bis zu 3 A schalten und Ströme bis zu 5 A kontinuierlich führen, mit
gepulsten Strömen bis zu 10 A.

3. Außergewöhnliche Isolation

Außergewöhnliche Isolation: Sie bieten eine perfekte Isolation zwischen Steuer- und Lastkreis. Der hohe Isolationswiderstand kann
10^15 Ω überschreiten. Die BH series zeichnet sich insbesondere durch hohen IR bis zu 10 TOhm (10^13 Ω) über offene Kontakte sowie Kontakt zur Spule aus. Die LI und KT series verfügen ebenfalls über hohen IR von mehr als 10^13 Ω. Dieser hohe Isolationswiderstand führt zu sehr niedrigem Leckstrom, typischerweise im Picoamperebereich.

4. Niedrige thermische Offsetspannung

Entscheidend für präzise Messungen bieten spezielle BT relays eine niedrige thermische Offsetspannung von weniger als 1μV.

5. Schneller Betrieb

Die Schaltzeiten liegen typischerweise im Bereich von 500 μs bis 1 ms.

6. Hermetisch abgedichtete Schalter

Die hermetisch abgedichteten Schalter, häufig mit Vergussverkapselung oder robuster Duroplast-Umspritzung, gewährleisten Zuverlässigkeit über einen breiten Temperaturbereich und Eignung für verschiedene Umgebungen, einschließlich staubiger oder potenziell explosiver Atmosphären, da sie von Grund auf sicher sind.

7. Hochdichte Anwendungen

Viele Serien, darunter CRR, SIL, MS, UMS, RM, MF, MFS und SHV, sind für große und eng gestapelte Schaltmatrizen ausgelegt.

8. Optokoppler

Für spezifische Anwendungen mit hoher Isolation und Eigensicherheit (ATEX & IECEx) sind Optokoppler verfügbar, um Niederspannungsgeräte galvanisch von Hochspannungskreisen zu trennen.

Optokoppler

Eigensichere Optokoppler

Reed-Relais bieten überlegene Funktionalität, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit für anspruchsvolle Hochspannungs-Test- und Messanwendungen. Ihre Vielseitigkeit ermöglicht kundenspezifische Lösungen, um einzigartige Schalt- und Sensorikanforderungen zu erfüllen.

Hochspannungsisolation

Fazit

Hochspannungs-Reed-Relais bleiben eine grundlegende Schalttechnologie für Kabel- und Kabelbaumtester und liefern die Isolation, den Isolationswiderstand und die Spannungsfestigkeit, die für eine präzise Fehlererkennung in komplexen Testmatrizen erforderlich sind. Ihre Fähigkeit, bis zu 10 kVDC zu schalten, 15 bis 20 kVDC standzuhalten, kontinuierliche Ströme bis zu 5 A zu führen und einen Isolationswiderstand im Bereich von 10^13 bis 10^15 Ω aufrechtzuerhalten, stellt eine robuste Leistung sowohl in Hochspannungs- als auch Hochstrom-Testabläufen sicher. Die Verfügbarkeit kompakter, seriell verbundener Designs wie der MRE Series sowie hochdichter Relaisfamilien unterstützt moderne Leiterplattenrestriktionen, während die erforderlichen Kriech- und Luftstrecken eingehalten werden.

Mit hermetisch abgedichteten Schaltern, Optionen mit niedrigem thermischem Offset und nachgewiesener Langlebigkeit über Hunderte Millionen Zyklen bieten Standex Detect Relais Ingenieur:innen zuverlässiges, lecksarmes Schalten, das für präzise Messungen von Femtoampere bis Ampere und von Nanovolt bis Kilovolt essenziell ist. Mit steigenden Testanforderungen treibt Standex die Relaisfähigkeiten weiterhin voran, um Hochspannungs-Test- und Messsysteme der nächsten Generation zu unterstützen.

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