Wat is een vergrendelrelais?

Vergrendelende relais behouden hun toestand nadat ze zijn geactiveerd zonder dat ze continu stroom nodig hebben. Hierdoor zijn ze zeer efficiënt voor toepassingen waarbij energiebesparing van cruciaal belang is. Ze worden gekenmerkt door hun bistabiele werking, wat betekent dat ze twee stabiele posities hebben: set (aan) en reset (uit). Dit artikel onderzoekt de werking van vergrendelende relais, hun voordelen en diverse toepassingen.

Inhoudsopgave

• Begrip voor vergrendelrelais
• Kenmerken
• Typen vergrendelende relais
• Hoe een vergrendelrelais werkt
• Selectiecriteria
• Toepassingen
• Verschil tussen vergrendelende en nietvergrendelende relais
• FAQs

Begrip voor vergrendelrelais

Lees ons artikel over relaistypen voor meer informatie over de verschillende soorten relais.

Een vergrendelrelais behoudt zijn laatste toestand of positie, zelfs wanneer het signaal dat het relais activeerde niet meer aanwezig is. Het kan in de 'aan'- of 'uit'-stand blijven zonder constante voeding. Eenmaal geactiveerd, wordt de positie 'vergrendeld'. Het vergrendelrelais kan handmatig, op afstand, met impulsen of met verschillende stuuringangen worden bediend.

Vanwege het vermogen om in de laatst geschakelde positie te blijven en de werking die gebaseerd is op korte stroompulsen, staat het vergrendelrelais bekend onder verschillende alternatieve namen:

• Geheugenrelais
• Bi-stabiel relais
• Blijf relais
• Impulsrelais

Kenmerken

Vergrendelende relais hebben verschillende voordelen:

• Laag energieverbruik
• Minimale warmteproductie in relaisspoel en circuit
• Gestroomlijnde schakelcircuits die minder componenten vereisen
• Snelle werking en betrouwbare prestaties, zelfs bij stroomuitval

Typen vergrendelende relais

• Enkele spoel en dubbele spoel: Dit is het meest voorkomende type, waarbij elektromagnetisme wordt gebruikt om de contacten in hun positie te houden.
  • Het type met enkele spoel vereist een stroompuls in de ene richting om te activeren en een andere in de tegenovergestelde richting om te resetten.
  • Het type met dubbele spoel regelt één toestand (activering of reset), onafhankelijk van de polariteit (besproken in de volgende paragraaf).
• Magnetisch: Magnetische vergrendelrelais gebruiken permanente magneten om hun positie te behouden nadat ze geactiveerd zijn. Ze kunnen met één of twee spoelen werken. De permanente magneet houdt het anker in de laatste positie waarnaar het door de spoel werd bewogen.
• Mechanisch: Mechanische vergrendelrelais gebruiken een ratel- en palmechanisme om de positie van de contacten te handhaven. Het relais wordt ingesteld of gereset door de pal met een puls naar de spoel te bewegen.
• Elektronisch (solid-state relais): Dit zijn geen traditionele elektromechanische relais, maar gebruiken halfgeleiders om de vergrendelfunctie uit te voeren zonder bewegende onderdelen. Ze behouden hun toestand met behulp van elektronische circuits in plaats van een mechanisch mechanisme.

Hoe een vergrendelrelais werkt

Het werkingsmechanisme van een vergrendelrelais is fundamenteel gelijk aan dat van een conventioneel relais, met als belangrijkste verschil dat het geen continue voeding nodig heeft om in een bekrachtigde toestand te blijven. Stroompulsen worden gebruikt om het relais te activeren (triggeren) en deactiveren (resetten), waardoor de overgang tussen toestanden of posities wordt vergemakkelijkt.

Figuur 2 toont een voorbeeld van een circuit met een vergrendelrelais. Het heeft twee drukknoppen - B1 om het circuit te maken en B2 om het te verbreken. B1 is de normaal open (NO) schakelaar, terwijl B2 de normaal gesloten (NC) schakelaar is. Dit betekent dat B1 aanvankelijk een open toestand heeft en B2 een gesloten toestand.

Het relais activeren

1. Door op knop B1 te drukken wordt het circuit gesloten tussen de positieve klem, B1, punt A, punt B en de negatieve klem.
2. Er stroomt stroom door de spoel, waardoor deze bekrachtigd wordt. Dit creëert een magnetisch veld.
3. Het magnetische veld trekt het anker in het relais aan. Het anker beweegt, waardoor contacten A-B en C-D contact maken.

Vergrendelde status

1. Als je knop B1 loslaat, wordt het circuit niet verbroken. Hoewel B1 open is, kan er nog steeds stroom door de spoel lopen via het alternatieve pad: positieve klem, B2, punt B, punt A en negatieve klem.
2. Contacten A en B blijven verbonden, net als C en D. Hierdoor blijft de spoel bekrachtigd en blijft het relais vergrendeld in de geactiveerde toestand.

Het relais uitschakelen

1. Als je op knop B2 drukt, wordt het circuit tussen de pluspool en punt B geopend.
2. De stroom door de spoel wordt onderbroken. Het magnetische veld verzwakt.
3. Het anker komt vrij onder de veerkracht. Contacten A en B worden losgekoppeld, gevolgd door C en D.
4. Het circuit wordt verbroken en het relais wordt gedeactiveerd.

Extra punten

• De specifieke contactconfiguratie (NO/NC) van de punten A, B, C en D kan variëren afhankelijk van het ontwerp en de toepassing van het relais.
• Sommige vergrendelingsrelais hebben een resetknop waarmee het relais handmatig kan worden gedeactiveerd zonder op B2 te drukken.

Lees ons artikel over de bedrading van relais voor meer informatie over het aansluiten van de klemmen van een conventioneel relais.

Selectiecriteria

Bij het selecteren van een vergrendelrelais voor een toepassing is het van cruciaal belang om rekening te houden met de specifieke vereisten van het systeem en de omgeving waarin het relais zal werken.

1. Montagewijze: Vergrendelingsrelais worden meestal op een DIN-rail of verzonken gemonteerd. Een vergrendelrelais voor DIN-railmontage heeft een clip of adapter die op de rail zelf vastklikt. Montage op DIN-rail is zeer handig, zodat het relais eenvoudig kan worden geïnstalleerd en opnieuw geconfigureerd. Bij verzonken montage wordt de behuizing van het apparaat meestal aan de muur of het paneel bevestigd en zijn alleen de frontplaat en operationele onderdelen zichtbaar en toegankelijk. Deze methode zorgt voor een schoon en onopvallend uiterlijk en kan enige bescherming bieden tegen per ongeluk aanraken of beschadigen.

2. Fysieke afmetingen
   1. Breedte: De breedte van een vergrendelrelais, gedefinieerd door het aantal modulaire afstanden, bepaalt hoeveel ruimte het relais inneemt op een DIN-rail of in een bedieningspaneel. Modulaire afstand is een gestandaardiseerde maateenheid in elektrische installaties, waarbij één modulaire afstand doorgaans 17,5 mm breed is.
   2. Inbouwdiepte: De inbouwdiepte geeft aan hoe ver het relais na installatie in het paneel of de kast steekt. Met deze afmeting moet rekening worden gehouden om voldoende ruimte achter het relais te garanderen voor ventilatie, bedrading en onderhoud.

3. Aantal contacten
   1. Normaal open contacten: Het aantal normaal open contacten in een relais bepaalt hoeveel afzonderlijke circuits kunnen worden aangestuurd in hun standaard (spanningsloze) toestand. Een relais met één normaal open contact bijvoorbeeld, betekent dat het contact open is als er geen spanning op staat en dat er geen stroom doorheen kan lopen.
   2. Normaal gesloten contacten: Normaal gesloten contacten zijn het tegenovergestelde van normaal open contacten; ze laten stroom door als het relais in zijn standaardtoestand is.
   3. Wisselcontacten: Wisselcontacten, ook bekend als Form C- of SPDT-contacten (single-pole double-throw), kunnen bij bediening schakelen tussen normaal open en normaal gesloten. Ze bieden een manier om stroom om te leiden van het ene circuit naar het andere.

4. Spanning en frequentie
   1. Stuurspanning: Stuurspanning (AC of DC) is de grootte van de spanning die nodig is om de spoel van het relais te laten werken. Het opgegeven bereik van de stuurspanning voor een relais geeft de minimum- en maximumspanning aan waarbij het relais betrouwbaar kan werken.
   2. Frequentie: Het opgegeven frequentiebereik (bijv. 50 Hz tot 60 Hz) geeft aan of het relais compatibel is met de standaard netfrequenties in verschillende regio's.
   3. Voedingsspanning: Voedingsspanning verwijst naar het spanningsniveau waarbij de contacten van het relais een belasting kunnen schakelen. Zo is een relais met een voedingsspanning van 230 V AC ontworpen om belastingen te schakelen die werken op dit veel voorkomende netspanningsniveau dat in veel woningen en commerciële omgevingen wordt gebruikt.

5. Ladingclassificatie
   1. Het is belangrijk om de maximale belasting van het relais af te stemmen op de types en configuraties van de verlichtingsarmaturen die het zal aansturen. Om bijvoorbeeld een groep gloeilampen aan te sturen die samen 1800 watt verbruiken, is een relais nodig met een maximale belasting voor gloeilampen die hoger is dan 1800 watt om een veilige en betrouwbare werking te garanderen. Op dezelfde manier moet het relais voor een TL-verlichtingssysteem met een totale belasting van 450 VA een maximale belasting hebben voor TL-lampen van meer dan 450 VA.

Toepassingen

Normale relais die niet vergrendelen komen vaker voor dan vergrendelende relais, omdat veel toepassingen vereisen dat het relais terugkeert naar een standaardtoestand wanneer de stroom wordt verwijderd. In autotoepassingen worden relais bijvoorbeeld gebruikt om koplampen, ruitenwissers en andere elektrische onderdelen te bedienen. Deze relais moeten meestal terugkeren naar hun standaardtoestand wanneer het voertuig wordt uitgeschakeld. Vergrendelende relais worden daarentegen gebruikt in toepassingen waar het nodig is om de laatste toestand te behouden, zelfs als de stroom van de spoel wordt gehaald, zoals in toepassingen voor het vasthouden van geheugens of toestanden. Door standaard mechanische schakelaars te vervangen door vergrendelende relais zijn er minder operationele vereisten, wat de betrouwbaarheid verhoogt en het stroomverbruik verlaagt.

Enkele typische toepassingen van vergrendelende relais zijn:

• Nutsmeters: Vergrendelende relais worden vaak gebruikt in elektrische, gas- en watermeters waar ze de voeding op afstand kunnen regelen zonder dat er een constante voeding naar de relaisspoel nodig is.
• Apparaten op batterijen: Apparaten die op batterijen werken en stroom moeten besparen, zoals draagbare medische apparaten, gebruiken vergrendelende relais om circuits in en uit te schakelen zonder de batterij leeg te laten lopen om het relais in één toestand te houden.
• Lichtregelsystemen: In slimme verlichtingssystemen of gebouwautomatisering kunnen vergrendelende relais worden gebruikt om de aan/uit-status van lampen te regelen zonder dat er continu stroom nodig is, wat kan leiden tot energiebesparingen.
• Beveiligingssystemen: Vergrendelingsrelais worden in sommige beveiligingssystemen gebruikt om sloten of andere beveiligingsapparaten te bedienen, zodat ze in de laatste toestand blijven tijdens stroomonderbrekingen.

Er zijn echter toepassingen waarbij het gebruik van een vergrendelrelais niet ideaal is:

• Vaak schakelen: Als de toepassing voortdurend heen en weer schakelen vereist, is een normaal relais misschien efficiënter. Vergrendelende relais blinken uit in het handhaven van toestanden, niet in snelle veranderingen.
• Eenvoudige aan/uit-bediening: Een normaal relais is vaak voldoende en voordeliger voor basistoepassingen zoals het in- en uitschakelen van verlichting.
• Schakelen met hoge snelheid: Vergrendelende relais kunnen iets langzamere schakeltijden hebben dan sommige krachtige normale relais. Een normaal relais kan beter zijn als de toepassing extreem snel schakelen vereist.

Verschil tussen vergrendelende en nietvergrendelende relais

Tabel 1: Vergrendelende vs. niet-vergrendelende relais

Bistabiel relais	Niet-vergrendelend relais
Een vergrendelrelais blijft in de laatste stand staan toen het voor het laatst van stroom werd voorzien.	Een niet-vergrendelend relais gaat terug naar zijn normale positie.
Laag stroomverbruik, de stroom is alleen nodig tijdens het wisselen van de status	Hoger stroomverbruik, het vermogen dat nodig is om de toestand te handhaven
Kan enkele of dubbele spoel hebben	Heeft meestal een enkele spoel
Geruisloos schakelen	Luidruchtig
Vaak bevatten ze aanwijsknoppen waarmee de positie van het relais handmatig kan worden geregeld.	Hebben geen knopfunctie
Complexer door behoud van staat	Eenvoudiger ontwerp
Duur	Minder duur
Toepassingen zijn onder meer geheugenfuncties en alarmsystemen	Algemene schakeltoepassingen

Lees ons artikel over contactor vs relais om meer te weten te komen over de verschillen tussen relais en contactors en wanneer je er een moet kiezen voor een toepassing.

FAQs

Waar worden vergrendelende relais voor gebruikt?

Vergrendelende relais worden gebruikt om circuits te besturen met een minimaal stroomverbruik, waarbij de toestand behouden blijft bij stroomuitval en in systemen op batterijen of op afstand.

Wat is een gelijkstroomrelais?

Een gelijkstroomrelais is een type vergrendelrelais dat werkt op een gelijkstroombron (DC).

Waar wordt een vergrendelrelais gebruikt?

Een vergrendelrelais wordt vaak gebruikt in apparaten die werken op batterijen, energiebesparende toepassingen, afstandsbedieningssystemen en situaties waarin een circuit moet worden bestuurd zonder constante voeding.