DE69804353T2

DE69804353T2 - Hybrides leistungsrelais

Info

Publication number: DE69804353T2
Application number: DE69804353T
Authority: DE
Inventors: Gerard Blain; Luc Raffestin
Original assignee: Crouzet Automatismes SAS
Current assignee: Crouzet Automatismes SAS
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: DE69804353D1; WO1999034382A1; FR2772975B1; CA2316285A1; FR2772975A1; EP1042773A1; US6347024B1; EP1042773B1; ATE214840T1

Description

Die Erfindung betrifft Leistungs-Hybridrelais, die verwendet werden, um das Öffnen oder das Schließen von elektrischen Stromkreisen zu bewerkstelligen.
Gegenwärtig sind entsprechend ihren Herstellungstechnologien insbesondere zwei Relaistypen anzutreffen: die elektromechanischen Relais und die Halbleiter- oder statischen Relais.
Die Relais sind so beschaffen, daß sie den Strom der elektrischen Schaltung, in die sie eingesetzt sind, aushalten und die Unterbrechung des elektrischen Stromkreises unter Last, d. h. wenn die Schaltung von einem elektrischen Strom durchflossen ist, ausführen.
Die Relais vom elektromechanischen Typ umfassen einen oder mehrere elektrische Kontakte mit mechanischer Verstellung, die an ein bewegliches Element des Magnetkreises eines Elektromagneten gekoppelt sind. Die Steuerung des Elektromagneten erfolgt über die Speisung seiner Spule, die in dem Magnetkreis einen Induktionsfluß hervorruft, der das Verstellen des beweglichen Elements und das Schließen oder Öffnen der elektrischen Kontakte des Relais nach sich zieht.
Das Schalten einer elektrischen Schaltung unter Last mittels eines elektromechanischen Relais erzeugt, insbesondere wenn die Schaltung induktiv ist, im Moment des Öffnens oder des Schließens der Schaltung Lichtbögen zwischen den Kontakten. Diese Erscheinung wird häufig als Funkenerosion bezeichnet.
Die Funkenerosion zieht das Auftreten von Kohlenstoff (Verkohlung) zwischen den Kontakten nach sich, der auf die Verbrennung von Staub oder von Materialpartikeln im Augenblick des Lichtbogens zurückzuführen ist. Eine der Folgen der Verkohlung ist die Verschlechterung der Qualität des Kontakts durch eine Erhöhung des Widerstands bei Stromdurchgang.
Die statischen Relais verwenden im Gegensatz zu den elektromechanischen Relais keine beweglichen mechanischen Elemente, sondern Halbleiterkomponenten, die in der Lage sind, das Öffnen oder das Schließen eines elektrischen Stromkreises, in den sie eingesetzt sind, zu bewerkstelligen. Die statischen Relais verwenden Halbleiterkomponenten wie etwa Triacs, Thyristoren, Transistoren, MOS- Thyristoren, die unter der englischen Bezeichnung "Insulated Gate Controlled Thyristor" oder "IGCT" bekannt sind, Bipolartransistoren mit isoliertem Gitter, die unter der englischen Bezeichnung "Insulate Gate Bipolar Transistor" oder "IGBT" bekannt sind, MOS-gesteuerte Thyristoren, die unter der englischen Bezeichnung "MOS Controlled Thyristor" oder "MCT" bekannt sind.
Diese Typen von Halbleiterkomponenten besitzen zwei Leistungseingänge, die zum Anschluß an eine elektrische Schaltung bestimmt sind, und einen Steuereingang, der die Halbleiterkomponente, wenn sie mit ihren beiden Leistungseingängen in die elektrische Schaltung eingebracht ist, entweder in einen Sperrzustand oder aber in einen Durchlaßzustand zwischen diesen beiden Leistungseingängen versetzt. Im Sperrzustand liegt die gesamte Spannung der elektrischen Schaltung an den Leistungseingängen der Halbleiterkomponente an, und im Durchlaßzustand wird die Halbleiterkomponente vom Strom der elektrischen Schaltung durchflossen, in die sie eingefügt ist.
Die statischen Relais weisen jedoch im Vergleich zu elektromechanischen Relais einen Nachteil auf. Im Durchlaßzustand (oder gesättigten Zustand) weist die Halbleiterkomponente zwischen ihren Leistungseingängen bei Stromdurchgang eine Sättigungsrestspannung auf, die eine Dissipation von Wärmeenergie in der Halbleiterkomponente und eine Erhöhung ihrer Temperatur hervorruft. In einem Triac liegt diese Sättigungsrestspannung beispielsweise in der Größenordnung von 1,5 Volt. Deshalb müssen die statischen Leistungsrelais zusammen mit Kühleinrichtungen verwendet werden, um die von der Halbleiterkomponente umgesetzte Wärmeenergie abzuführen und ihnen somit eine ausreichende Lebensdauer zu gewährleisten.
In einem anderen Relaistyp, der allgemein Hybridrelais genannt wird, ist die Halbleiterkomponente parallel zum elektrischen Kontakt mit mechanischer Verstellung des elektromechanischen Relais geschaltet. Die Steuerung des Hybridrelais löst gleichzeitig das Durchschalten der Halbleiterkomponente aus, was den Schaltlichtbogen absorbiert, sowie das Schließen des Kontakts des Relais, was die Halbleiterkomponente kurzschließt. Da der Kontakt einen sehr geringen Widerstand aufweist, fließt der Strom der elektrischen Schaltung über den Kontakt und nicht über die Halbleiterkomponente, die spannungslos ist, wodurch ihre Erwärmung vermieden wird. Diese Lösung weist jedoch Nachteile auf. Eine Erhöhung des Widerstands zwischen den Kontakten des Relais, die auf verschiedene Erscheinungen wie zum Beispiel Verkohlung, Oxidation, Alterung oder einen mechanischen Defekt des Kontakts zurückzuführen ist, ruft das Auftreten eines Spannungsabfalls zwischen den Kontakten hervor, der hinreichend groß sein kann, um die Halbleiterkomponente parallel zu dem Kontakt zu zünden und ständig einen Teil oder praktisch die Gesamtheit des Stroms der elektrischen Schaltung in die Halbleiterkomponente fließen zu lassen, was ihre Erwärmung und sogar ihre Zerstörung bewirkt, wenn sie nicht mit einer Kühleinrichtung ausgerüstet ist.
Das Dokument FR-A-2 525 386 beschreibt das Durchschalten der Halbleiterkomponente vor dem Schließen oder dem Öffnen des Kontakts. Es verwendet einen Thyristor oder einen Triac, wobei das Steuersignal herkömmlich ein sehr kurzer Zündimpuls ist, wobei kein Grund besteht, daß dieser nach dem Schließen oder dem Öffnen des mechanischen Kontakts endet.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, indem ein Leistungs-Hybridrelais geschaffen wird, daß dazu vorgesehen ist, in eine elektrische Schaltung eingesetzt zu werden, wobei das Hybridrelais einen elektrischen Kontakt mit mechanischer Verstellung, eine Halbleiterkomponente parallel zum elektrischen Kontakt mit mechanischer Verstellung, Mittel zum Steuern einerseits des Schließens des Kontakts und des Durchschaltens der Halbleiterkomponente als Antwort auf ein erstes Steuersignal und andererseits des Öffnens des Kontakts und des Durchschaltens der Halbleiterkomponente als Antwort auf ein zweites Steuersignal umfaßt, wobei die Steuermittel Mittel umfassen, um
- anhand des ersten Steuersignals ein Kontaktschließsignal zu erzeugen;
- anhand des ersten Steuersignals unabhängig vom Schließsignal ein erstes Durchschaltsignal für die Komponente zu erzeugen, das vor dem Schließen des Kontakts beginnt und nach diesem Schließen endet;
- anhand des zweiten Steuersignals ein Kontaktöffnungssignal zu erzeugen;
- anhand des zweiten Steuersignals unabhängig vom Öffnungssignal ein zweites Durchschaltsignal für die Komponente zu erzeugen, das vor dem Öffnen des Kontakts beginnt und nach diesem Öffnen endet.
Das Hybridrelais gemäß der Erfindung kann mit einer beliebigen Leistungskomponente zusammenwirken, nämlich mit Triacs, Thyristoren, jedoch auch mit Transistoren, IGBTs, IGCTs und MCTs.
Das Leistungs-Hybridrelais ist so beschaffen, daß es anhand des ersten Steuersignals des Relais das Signal zum Schließen des Kontakts und das erste Durchschaltsignal für die Komponente unabhängig voneinander erzeugt, wodurch es möglich ist, ein Durchschalten der Halbleiterkomponente entweder gleichzeitig mit dem Kontaktschließsignal oder aber vor dem Kontaktschließsignal zu verwirklichen. Ebenso ist es beim Öffnen des Kontakts. Ein Vorteil, der sich aus dieser Funktionalität ergibt, besteht darin, daß sich die Reaktionszeit des mechanischen Kontakts bei Erscheinen des Schließsignals oder des Öffnungssignals nicht auswirkt. Im Fall eines Relais mit einer kurzen Reaktionszeit kann nämlich das Durchschalten der Halbleiterkomponente beim Schließen des Kontakts vor diesem Schließen und beim Öffnen des Kontakts vor diesem Öffnen ausgelöst werden, wodurch eine Zeit gewährleistet ist, die ausreicht, um den Strom in dem Halbleiterelement zu etablieren und so entweder das Öffnen oder aber das Schließen des Kontakts bei einem Strom von im wesentlichen Null auszuführen.
Im Fall eines Relais mit einer Reaktionszeit, die hinreichend lang ist, um den Strom in dem Halbleiter zu etablieren, könnte das Durchschaltsignal für die Halbleiterkomponente gleichzeitig mit dem Schließsignal oder aber dem Signal zum Öffnen des Kontakts des Relais gesendet werden.
Das Leistungs-Hybridrelais gemäß der Erfindung gewährleistet ein zwischen dem elektrischen Kontakt mit mechanischer Verstellung und der zu dem Kontakt parallelen Halbleiterkomponente synchronisiertes Schalten. Diese Synchronisierung unterdrückt nahezu vollständig den elektrischen Lichtbogen, der beim Öffnen oder beim Schließen des elektrischen Kontakts entstehen kann. Das Öffnen oder das Schließen des Kontakts wird nämlich nur zu dem Zeitpunkt ausgeführt, zu dem die Halbleiterkomponente in ihren Durchlaßzustand gesteuert ist.
Das Leistungs-Hybridrelais gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß es den Einsatz einer Kühlvorrichtung für die Halbleiterkomponente überflüssig macht, wodurch sich die Kosten und die Größe des Hybridrelais verringern.
Nach dem Schließen des Kontakts verhindert nämlich das Beenden des ersten Durchschaltsignals für die Halbleiterkomponente, daß diese letztere bei Auftreten eines anhaltenden Spannungsabfalls an ihren Anschlüssen, der beispielsweise durch Verkohlen oder durch einen bleibenden mechanischen Defekt des Kontakts hervorgerufen wird, zünden kann, wodurch der Durchgriff des Stroms von der elektrischen Schaltung in die Halbleiterkomponente verhindert wird und diese vor einer ungewöhnlich starken Erwärmung oder gar einer Zerstörung geschützt wird.
Ein weiterer Vorteil der Beendigung des ersten Durchschaltsignals für die Halbleiterkomponente, wodurch diese nach dem Schließen des Kontakts in den Sperrzustand versetzt wird, besteht darin, daß der Übergang des Stroms der elektrischen Schaltung über den Kontakt erzwungen wird, wodurch die Reinigung des Kontakts durch Zerstören der karbonisierten Werkstoffpartikel, die auf die Verkohlung zurückzuführen sind, gewährleistet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der Beschreibung von Beispielen für das Relais deutlich, worin
- Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Leistungs-Hybridrelais gemäß der Erfindung zeigt;
- Fig. 2 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels eines Leistungs- Hybridrelais gemäß der Erfindung zeigt;
- die Fig. 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f und 3g Funktionsdiagramme des Leistungs- Hybridrelais von Fig. 2 zeigen.
Ein Leistungs-Hybridrelais 10 weist zwei Anschlußklemmen A und B auf, die dafür vorgesehen sind, in eine elektrische Schaltung CE eingebracht zu werden. Das Öffnen oder das Schließen des Hybridrelais erfolgt über einen Steuereingang ER des Hybridrelais 10.
Das Hybridrelais 10 umfaßt im wesentlichen:
- einen elektrischen Kontakt 20 mit mechanischer Verstellung, der zwischen die beiden Anschlußklemmen A und B des Hybridrelais geschaltet ist;
- eine Spule 22, die den Kontakt 20 betätigt, um sein Schließen oder sein Öffnen zu bewirken;
- eine Halbleiterkomponente 30, die zwei Leistungseingänge E1 und E2, über welche die Halbleiterkomponente parallel zum Kontakt 20 geschaltet ist, und einen Steuereingang CE für ihr Durchschalten umfaßt.
Steuermittel umfassen eine Steuerschaltung 40 mit dem Steuereingang ER des Hybridrelais, einem ersten Ausgangs X1, der an den Steuereingang EC der Halbleiterkomponente 30 angeschlossen ist, und mit einem zweiten Ausgang X2, der die Spule 22 versorgt.
Das Leistungs-Hybridrelais 10 kann außerdem eine Schutzvorrichtung 50 umfassen, die zwischen den Anschlußklemmen A und B angeschlossen ist, um das Hybridrelais vor etwaigen Überspannungen zu schützen, die über das elektrische Netz CE kommen könnten.
Die Halbleiterkomponente 30 kann unter Triacs, Thyristoren, Transistoren, IGBTs, IGCTs und MCTs ausgewählt und mit einer oder mit mehreren Halbleiterkomponenten des gleichen Typs verbunden werden, um die Funktionalität des Leistungs-Hybridrelais entsprechend dem Typ der elektrischen Schaltung, in welche das Hybridrelais eingesetzt ist, zu gewährleisten.
Beispielsweise könnten in einer Wechselstromschaltung zwei Thyristoren verwendet werden, die zueinander entgegengesetzt parallelgeschaltet sind.
Das Leistungs-Hybridrelais gemäß der Erfindung weist den Vorteil auf, daß es die Synchronisierung der Steuerung des Kontakts mit mechanischer Verstellung und der Halbleiterkomponente sicherstellt, wobei es den Erfordernissen, die mit der elektrischen Schaltung oder mit den über die Schaltung angeschlossenen Lasten in Verbindung stehen, Rechnung trägt. Beispielsweise sind im Fall einer elektrischen Schaltung, die unter einer Wechselspannung arbeitet, die Steuermittel so konfiguriert, daß sie ein Umschalten des Hybridrelais zum Zeitpunkt des Durchgangs der Spannung der elektrischen Schaltung durch einen Wert in der Nähe von null Volt gewährleisten.
Das Schließen des Hybridrelais zu einem beliebigen Zeitpunkt der Periode der Wechselspannung der elektrischen Schaltung führt nämlich insbesondere, wenn diese Spannung maximal ist, zu einem plötzlichen Einschalten des Stroms in der elektrischen Schaltung, was nachteilige Folgen für die an die elektrische Schaltung angeschlossenen Anlagen oder sogar für die elektrische Schaltung selbst haben könnte. Als Beispiel kann der Fall einer Schaltung angegeben werden, die mit einem Wechselstrom von 50 Hertz arbeitet und kapazitive Lasten enthält, die einen starken Stromstoß verursachen, wenn zum Zeitpunkt des Schaltens des Relais an ihnen eine steile Spannungsflanke anliegt.
Fig. 2 zeigt einen elektrischen Schaltplan eines Leistungs-Hybridrelais 60 gemäß der Erfindung, das einen Triac parallel zu dem Kontakt mit mechanischer Verstellung verwendet und Steuermittel umfaßt, die einen Mikrocontroller verwenden.
Der Mikrocontroller weist den Vorteil auf, in das Hybridrelais eine gewisse Intelligenz zu integrieren, die ermöglicht, die zahlreichen Parameter zu berücksichtigen, die mit den Eigenschaften des Hybridrelais sowie denjenigen der elektrischen Schaltung, in welche das Hybridrelais eingesetzt ist, im Zusammenhang stehen.
In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist das Hybridrelais 60 in eine elektrische Wechselstromschaltung mit zwei Pfaden eingesetzt, einem ersten Pfad V1 und einem zweiten Pfad V2 mit einer Spannung Ue zwischen beiden Pfaden. Die Pfade V1 und V2 speisen die in Fig. 2 nicht gezeigten Lasten.
Das Hybridrelais 60 ist jeweils mit einer ersten Einführungsklemme SA auf der Seite der Quelle der Spannung Ue und mit einer ersten Durchführungsklemme CA auf der Seite der Lasten in den ersten Pfad V1 und jeweils mit einer zweiten Einführungsklemme SB auf der Seite der Quelle der Spannung Ue und mit einer zweiten Durchführungsklemme CB auf der Seite der Lasten in den zweiten Pfad V2 eingefügt.
Das Hybridrelais 60 umfaßt einen Kontakt 70 mit mechanischer Verstellung parallel zu einem Triac 80, wobei die Gesamtheit, die aus dem Triac 80 und dem parallelgeschalteten Kontakt 70 gebildet ist, zwischen die erste Einführungsklemme SA und die erste Durchführungsklemme CA in den ersten Pfad V1 eingefügt ist und die Gesamtheit das Öffnen oder das Schließen des ersten Pfads V1 sicherstellt. Der zweite Pfad V2 durchläuft zwischen der zweiten Einführungsklemme SB und der zweiten Durchführungsklemme CB das Hybridrelais ohne Unterbrechung.
Die Mittel zum Steuern des Hybridrelais werden aus der Spannung Ue der elektrischen Schaltung, in welche das Hybridrelais eingesetzt ist, über eine Speiseschaltung 90 und eine Regelschaltung 92 gespeist.
Die Speiseschaltung 90 ist zwischen die Pfade V1 und V2 der elektrischen Schaltung unter der Spannung Ue geschaltet und liefert aus der Spannung Ue sowie über eine Kapazität C1 die Energie, die zur Versorgung der Steuermittel des Hybridrelais notwendig ist. Dabei ist eine Seite der Speiseschaltung 90 mit der ersten Einführungsklemme SA und die andere Seite mit der zweiten Einführungsklemme SB verbunden.
Die Speiseschaltung 90 liefert gemäß einem bekannten Schema eine im wesentlichen konstante Versorgungsgleichspannung VL zwischen einer ersten Leitung L1 und einer zweiten Leitung L2. Die zweite Leitung L2 wird als Referenzpotential Vo angesehen. Die Regelschaltung 92 ist zwischen die erste Leitung L1 und die zweite Leitung L2 unter der Versorgungsspannung VL geschaltet und liefert auf einer dritten Leitung L3 eine Spannung VC, die in bezug auf die zweite Leitung L2 auf das Referenzpotential Vo eingestellt ist. Die Spannung VC stellt die Versorgung eines Mikrocontrollers 100 der Steuermittel des Hybridrelais sicher.
Die Steuermittel des Hybridrelais umfassen im wesentlichen den Mikrocontroller 100 mit
- einem ersten Logikeingang E1, der Informationen zum Steuern des Öffnens (erstes an den Eingang E1 angelegtes Steuersignal) und des Schließens (zweites an den Eingang E1 angelegtes Steuersignal) des Hybridrelais empfängt;
- einem zweiten Logikeingang E2, der Impulse IP von einer Erfassungsschaltung 102 empfängt, die an den Mikrocontroller 110 Informationen liefert, die das Bestimmen einerseits des Zustands der Gesamtheit, die aus dem Triac 80 parallel zum Kontakt 70 gebildet ist, und andererseits des Durchgangs der Spannung Ue der elektrischen Schaltung durch einen Wert in der Nähe von 0 Volt ermöglichen. Die Erfassungsschaltung enthält ein Paar Photodioden D6 und D7, die zueinander entgegengesetzt parallelgeschaltet und mit einem Phototransistor Q6 optisch gekoppelt sind, wobei dieses Paar Photodioden mit einer Reihenschaltung des RC-Typs, die aus einem Widerstand R17 und einer Kapazität C6 gebildet ist, in Reihe geschaltet ist, wobei das Paar Photodioden und die RC- Schaltung zu der Gesamtheit aus dem Triac 80 und dem dazu parallelgeschalteten Kontakt 70 parallelgeschaltet sind. In dieser Ausführung des Hybridrelais 60 hat der Widerstand R17 einen Wert von etwa 47 Ohm und die Kapazität C6 hat einen Wert von etwa 10 Nanofarad.
- einem ersten Logikausgang 51, der als Antwort auf das Anlegen des ersten Steuersignals (Befehl zum Schließen des Relais) an den Eingang E1 ein erstes Signal zum Durchschalten des Triacs 80 abgibt; der Ausgang S1 liefert außerdem als Antwort auf das Anlegen des zweiten Steuersignals (Befehl zum Öffnen des Relais) ein zweites Signal zum Durchschalten des Triacs 80. Dieser Ausgang S1 ist auf einen Eingang der Mittel zum Steuern des Durchschaltens des Triacs 80 geschaltet. Diese Mittel umfassen einer ersten Folgertransistor Q3, der mit seiner Basis einerseits über einen Basiswiderstand R7 an den ersten Logikausgang S1 und andererseits über einen Widerstand R4 an das Referenzpotential Vo angeschlossen ist, wobei der Emitter des ersten Folgertransistors Q3 an das Referenzpotential Vo und der Kollektor an einen Eingang 110 eines Steuerstromgenerators 112 angeschlossen ist, wobei ein Ausgang 114 des Steuerstromgenerators 112 an das Gate G des Triacs 80 angeschlossen ist, das auf dem Potential des ersten Pfads V1 auf seiten der Spannungsquelle Ue liegt.
- einem zweiten Logikausgang S2, der als Antwort auf das Anlegen des ersten Steuersignals an den Eingang E1 ein Signal zum Schließen des Kontakts (hoher Pegel über S2) und als Antwort auf das Anlegen des zweiten Steuersignals an den Eingang E1 ein Signal zum Öffnen des Kontakts (niedriger Pegel über S2) abgibt. Der Ausgang S2 ist auf einen Eingang der Speisemittel einer Spule 72 geschaltet, welche den Kontakt mit mechanischer Verstellung betätigt. Diese Mittel umfassen einen zweiten Folgertransistor Q4, der mit seiner Basis einerseits über einen Basiswiderstand R8 an den zweiten Logikausgang S2 und andererseits über einen Widerstand R6 an das Referenzpotential Vo angeschlossen ist, wobei der Emitter des zweiten Folgertransistors Q4 an das Referenzpotential Vo und der Kollektor über eine Elektroluminiszenzdiode D8 an einen ersten Speiseanschluß 118 der Spule 72 angeschlossen ist, wobei ein zweiter Speiseanschluß 120 der Spule 72 an die erste Leitung L1, die auf der Speisespannung VL liegt, angeschlossen ist.
Das Hybridrelais 60 besitzt einen Steuereingang mit zwei Steueranschlüssen GN und IN, an welche eine Spannung angelegt wird, deren Pegel dazu dient, die Steuersignale auf den Eingang E1 des Mikrocontrollers zu geben. Zwischen den Anschlüssen GN und IN ist ein Widerstand R15 mit einer Photodiode D5 in Reihe geschaltet, die optisch an einen Phototransistor Q5 eines ersten Optokopplers U1 gekoppelt ist. Der erste Optokoppler U1 gewährleistet eine galvanische Trennung zwischen dem Steuereingang des Hybridrelais und dessen unter der Spannung Ue der elektrischen Schaltung stehenden Elementen.
Der Phototransistor Q5 ist mit seinem Kollektor an die dritte Leitung L3 mit der eingestellten Spannung VC und mit seinem Emitter einerseits über einen Widerstand R14 an die zweite Leitung L2 auf Referenzpotential Ve und andererseits an den ersten Logikeingang E1 des Mikrocontrollers 100 angeschlossen, wobei dieser erste Logikeingang E1 Informationen zum Steuern des Öffnens oder des Schließens des Hybridrelais empfängt.
Eine Steuerspannung Tc, die zwischen den beiden Steueranschlüssen GN und IN des Hybridrelais angelegt wird, ruft in der Photodiode D5 einen Strom Ic hervor, der ausreichend ist, um sie aufleuchten zu lassen und den Phototransistor Q5 in die Sättigung zu bringen.
Die Sättigung des Phototransistors Q5 läßt seinen Emitter und den ersten Logikeingang E1 des Mikrocontrollers vom Referenzpotential Vo auf das eingestellte Potential VC übergehen, was einer Änderung des Logikzustands des ersten Eingangs E1 entspricht, der vom Zustand 0 in den Zustand 1 übergeht. Diese Zustandsänderung des ersten Eingangs E1 wird von dem Mikrocontroller berücksichtigt, der eine Befehlsfolge zum Schließen des Hybridrelais 60 auslöst.
Ein zweiter Optokoppler U2, der Bestandteil der Erfassungsschaltung 102 ist, gewährleistet das Erzeugen von Impulsen IP mit Logikpegel, die an den zweiten Logikeingang E2 des Mikrocontrollers 100 angelegt werden. Diese Impulse mit Logikpegel ermöglichen dem Mikrocontroller einerseits die Änderung der Polarität der Spannung Ue der elektrischen Schaltung (Durchgang durch eine Spannung Ue in der Nähe von 0 Volt) und andererseits den Zustand der Gesamtheit aus dem Kontakt 70 und dem dazu parallelgeschalteten Triac 80 zu bestimmen.
Dazu umfaßt der Optokoppler U2 das Paar zueinander entgegensetzt geschalteter, optisch an einen Phototransistor Q6 gekoppelter Photodioden D6 und D7, wobei eine Seite des Photodiodenpaares über eine Kapazität C6 auf seiten der ersten Durchführungsklemme CA des Hybridrelais an den ersten Pfad V1 angeschlossen ist und die andere Seite des Paares über einen Widerstand R17 auf seiten der ersten Einführungsklemme SA des Hybridrelais an den ersten Pfad V1 angeschlossen ist. Eine Spannung V, die an den Klemmen der Gesamtheit aus dem Kontakt 70 und dem dazu parallelgeschalteten Triac 80 auftritt, liegt damit an der Erfassungsschaltung 102 an.
Der Phototransistor Q6 wird zum eine, während einer der beiden Halbperioden der Spannung V, durch eine der Photodioden des Paares von Photodioden D6 und D7 gesteuert, und zum anderen, während der anderen Halbperiode der Spannung V, wird er durch die andere Photodiode des Paares D6 und D7 gesteuert.
Der Phototransistor Q6 ist mit seinem Kollektor an die dritte Leitung L3, die auf dem eingestellten Potential VC liegt, und mit seinem Emitter einerseits über einen Widerstand R16 an die zweite Leitung L2 mit dem Referenzpotential Vo und andererseits an den zweiten Logikeingang E2 des Mikrocontrollers 100 angeschlossen.
Wenn der Phototransistor Qb in der Sättigung ist, ist die an dem zweiten Eingang E2 anliegende Spannung im wesentlichen gleich der eingestellten Spannung VC (Zustand 1), und wenn der Phototransistor Q6 gesperrt ist, ist diese Spannung im wesentlichen gleich dem Referenzpotential Vo (Zustand 0).
Wenn das Hybridrelais im Ruhezustand ist, ist der Kontakt 70 offen und der Triac 80 ist im gesperrten Zustand. Wenn der erste Pfad V1 der elektrischen Schaltung durch das Hybridrelais unterbrochen wird, ist die Spannung V im wesentlichen gleich der Spannung Ue der elektrischen Schaltung, wodurch in der Erfassungsschaltung 102 ein Strom Id hervorgerufen wird. Der Strom Id läßt die Photodioden D6 und D7 während der einen bzw. der anderen Halbwelle der Spannung V, außer während einer kurzen Periode, die dem Durchgang eines Maximums der Spannung Vm entspricht, aufleuchten. Der Strom in der Kapazität C6 wird nämlich null, wenn die Ableitung der Spannung V durch null geht, d. h. wenn die Spannung V nicht weiter ansteigt und ein Spannungsmaximum Vm durchläuft, um wieder abzufallen.
Während eines kurzen Augenblicks, bei Durchgang der Maximalspannung Vm, sind die beiden Photodioden D6 und D7 erloschen und der Phototransistor Q6 sperrt, wodurch ein Impuls Im auf den zweiten Logikeingang E2 des Mikrocontrollers erzeugt wird, dessen Spannung von einem Wert, der im wesentlichen gleich der eingestellten Spannung VC ist, auf eine Spannung in der Nähe des Referenzpotentials Vo übergeht, um zu der eingestellten Spannung VC zurückzukehren - und dies bei jeder Halbwelle, solange das Hybridrelais geöffnet ist.
Wenn zu einem Zeitpunkt to das Hybridrelais geschlossen werden soll, berechnet der Mikrocontroller 100 anhand des Zeitpunkts to, eines Zeitpunkts tm, zu dem der letzte Impuls Im erzeugt worden ist, und anhand der Periode T der Spannung Ue der elektrischen Schaltung die Zeit, die abzuwarten ist, um den Triac 80 zu einem Zeitpunkt, zu dem die Spannung Ue nahezu 0 V ist, in den Sättigungszustand zu überführen, um so das Auftreten von steilen Schaltfronten in der elektrischen Schaltung zu vermeiden.
Wenn der Triac 80 im Durchlaßzustand ist, ist der Kontakt 70 noch geöffnet; die Änderungen der Spannung V treten im Moment des Wechsels der Halbwelle mit einer Amplitude auf, die gleich der Sättigungsspannung u1 des Triacs 80 ist, die in der Größenordnung von 1,5 Volt liegt.
Diese Änderungen der Spannungen V werden durch die Kapazität C6 von der Erfassungsschaltung 102 übertragen, wobei diesmal beim Wechsel der Halbwelle die eine bzw. die andere der Photodioden des Photodiodenpaares D6 und D7 aufleuchtet. Der Emitter des Phototransistors Q6 überträgt diese Impulse, die von dem Mikrocontroller 100 verwendet werden, um den Zustand des Kontakts 70 zu bestimmen, auf den zweiten Logikeingang 12 des Mikrocontrollers 100.
Wenn der Kontakt 70 geschlossen ist, wird von dem zweiten Optokoppler U2 kein Impuls erfaßt, da die Spannung V praktisch gleich 0 Volt ist. Der Phototransistor Q6 ist im Sperrzustand, und die Spannung auf dem zweiten Logikeingang E2 bleibt konstant und ungefähr gleich der Referenzspannung Vo.
Im folgenden wird die Funktionsweise des Hybridrelais 60 von Fig. 2 beschrieben, wobei auf die Fig. 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f und 3g, welche die Zustandsdiagramme und die Spannungen an verschiedenen Elementen des Leistungs-Hybridrelais in Abhängigkeit von der Zeit t zeigen, Bezug genommen wird.
Das Hybridrelais wird in einer elektrischen Schaltung mit einer Wechselspannung Ue der Frequenz 50 Hertz verwendet. Die Periode T des Polaritätswechsels beträgt in diesem Beispiel 20 Millisekunden.
Das Diagramm der Fig. 3a zeigt die an den Einführungsklemmen SA und SB des Relais zwischen den beiden Pfaden V1 und V2 anliegende Spannung Ue in Abhängigkeit von der Zeit und um einen Wert nahe bei 0 Volt beim Wechsel der Polarität der Spannung Ue.
Das Diagramm der Fig. 3b zeigt die Spannung V an den Klemmen der Gesamtheit aus dem Kontakt 70 und dem parallel zu diesem geschalteten Triac 80, die zwischen der ersten Einführungsklemme SA und der ersten Durchführungsklemme SB in den ersten Pfad V1 eingefügt ist.
Vor einem Anfangszeitpunkt to
- ist das Hybridrelais in Ruhe und im geöffneten Zustand; die gesamte Spannung Ue der elektrischen Schaltung liegt an den Anschlüssen des Kontakts 70 und des Triacs 80 an; die Spannung V ist im wesentlichen gleich der Spannung Ue;
- ist der Strom Ic in der Photodiode D5 null; zwischen den Steueranschlüssen GN und IN des Hybridrelais liegt keine Steuerspannung an;
- ist der erste Logikeingang E1 des Mikrocontrollers 100 im Zustand 0 (siehe Fig. 3c); der erste Logikausgang S1 und der zweite Logikausgang S2 des Mikrocontrollers 100 sind im Zustand 0.
In einer ersten Phase soll zu einem Anfangszeitpunkt to das Hybridrelais 60 geschlossen werden, so daß zwischen den Steueranschlüssen GN und IN des Hybridrelais die Steuerspannung Tc angelegt wird. Der Steuerstrom Ic durchfließt die Photodiode D5, die aufleuchtet und den Phototransistor Q5 des ersten Optokopplers U1 in die Sättigung bringt. Praktisch geht zu diesem Zeitpunkt to, wenn von der Ansprechzeit des Optokopplers U1 abgesehen wird, der erste Logikeingang E1 des Mikrocontrollers vom Zustand 0 in den Zustand 1 über, was sich als Auftreten eines Potentials mit Logikpegel (mit ungefähr der eingestellten Spannung VC) an diesem ersten Logikeingang E1 (siehe Fig. 3c) äußert.
Der Mikrocontroller 100 ist in dieser Ausführung des Hybridrelais 60 so programmiert, daß er bei einem Signal zum Schließen des Hybridrelais das Durchschalten des Triacs 80 in den Durchlaßzustand nur dann steuert, wenn die Spannung Ue der elektrischen Schaltung einen Pegel von nahezu 0 Volt durchläuft. Nach dem das Schließen des Relais ansteuernden Zeitpunkt to sei t1 der Zeitpunkt, zu dem der erste Durchgang der Spannung Ue durch 0 Volt erfolgt (siehe Fig. 3a).
Zu diesem Zeitpunkt t1 läßt der Mikrocontroller 100 den ersten Logikausgang S1 vom Zustand 0 in den Zustand 1 (siehe Fig. 3d) und den zweiten Logikausgang S2 vom Zustand 0 in den Zustand 1 übergehen (siehe Fig. 3e).
Dieser Übergang des ersten Logikausgangs S1 in den Zustand 1 zum Zeitpunkt t1 läßt über den Basiswiderstand R7 an der Basis des ersten Folgertransistors Q3 ein Potential mit hohem logischen Pegel anliegen.
Zum Zeitpunkt t1 gerät der erste Folgertransistor Q3 in die Sättigung, wodurch der Eingang 110 des Steuerstromgenerators 112 auf das Referenzpotential Vo gezogen wird, so daß über den Ausgang 114 des Steuerstromgenerators ein Strom Ig in das Gate des Triacs 80 fließt.
Zu diesem Zeitpunkt t1 zündet der Triac unter der Spannung Ue. Dieses Zünden ist in dem Diagramm von Fig. 3f dargestellt, das den Übergang des Triacs 80 vom Zustand 0, oder vom Sperrzustand (vor t1), in einen Zustand 1, oder den Durchlaßzustand, zum Zeitpunkt t1 zeigt.
Zum gleichen Zeitpunkt t1 läßt der zweite Logikausgang S2, der in den Zustand 1 übergeht, über den Basiswiderstand R8 ein Potential mit hohem logischen Pegel an der Basis des zweiten Folgertransistors Q4 anliegen, der in die Sättigung gelangt und einen Strom Ib in die Spule 72 fließen läßt, wobei die Anschlußklemmen 118 und 120 der Spule mit der Versorgungsspannung VL bzw. mit dem Referenzpotential Vo verbunden sind.
Das Diagramm von Fig. 3e zeigt den Zustand des zweiten Logikausgangs S2 sowie den Magnetisierungszustand der Spule 72. Vor dem Zeitpunkt t1 ist der Strom Ib in der Spule 72 im wesentlichen null, was einem Zustand 0 in dem Diagramm der Fig. 3e entspricht, und zu einem Zeitpunkt t1 durchfließt der Strom Ib die Spule 70, was einem Zustand 1 entspricht.
Die gespeiste Spule 72 bewerkstelligt das Schließen des Kontakts 70 nach einer Verzögerung τ1, die einer Reaktionszeit bis zum Schließen des Kontakts 70 entspricht. Im allgemeinen ist diese Verzögerung 11 für Serienrelais in der Größenordnung von 5 ms. Das Schließen des Kontakts wird zum Zeitpunkt t2 = t1+ τ4 ausgeführt.
Das Schließen des Kontakts 70 zum Zeitpunkt t2 wird von dem Diagramm der Fig. 3g gezeigt, worin ein offener Kontakt einem Zustand 0 und ein geschlossener Kontakt einem Zustand 1 entspricht.
Das Schließen des Kontakts 72 zum Zeitpunkt t2 schließt den Triac 80 kurz, der dann praktisch zum gleichen Zeitpunkt t2 erlischt und nicht mehr vom Strom der elektrischen Schaltung durchflossen wird. In dem Diagramm von Fig. 3f ist der Triac 80 gezeigt, der zum Zeitpunkt t2 vom Zustand 1 in den Zustand 0 übergeht.
Es ist zu beachten, daß das Schließen des Kontakts 70 zum Zeitpunkt t2 dann ausgeführt wird, wenn über den Triac 80 bereits Strom in der elektrischen Schaltung (zum Zeitpunkt t1) und folglich ohne Lichtbogen für den Kontakt 70 fließt.
Der Mikrocontroller hält die Steuerung des Gate-Stroms Ig des Thyristors (erster Logikausgang S1 im Zustand 1) während einer Sicherheitswartezeit (einige Millisekunden) bis zu einem Zeitpunkt t3 aufrecht, zu dem der erste Logikausgang S1 vom Zustand 1 in den Zustand 0 übergeht und damit den Gate-Strom Ig des Triacs 80 unterbricht und folglich ein etwaiges Zünden des Triacs im Fall des Auftretens einer Dauerspannung zwischen seinen Anschlüssen, beispielsweise einer Restspannung infolge der Verkohlung des Kontakts 70, verhindert.
Die Steuerung des Durchschaltens des Triacs 80 erfolgt innerhalb eines ersten Zeitraums, der vor dem Schließen des Kontakts 70 zu einem Zeitpunkt t1 beginnt und nach seinem Schließen zu einem Zeitpunkt t3 endet.
Das Diagramm der Fig. 3b zeigt die Änderungen der Spannung V an den Anschlüssen des Triacs 80, der zum Kontakt 72 parallelgeschaltet ist, während dieser ersten Phase des Schließens des Hybridrelais 60.
Zwischen den Zeitpunkten to und t1 liegt die gesamte Spannung Ue an den Anschlüssen des Triacs 80 an; zwischen den Zeitpunkten t1 und t2, wenn der Triac im Durchlaßzustand und der Kontakt offen ist, ist die Spannung V im wesentlichen gleich der Restleitungsspannung u1 des Triacs von etwa -1,5 V, und ab dem Zeitpunkt t3, zu dem der Kontakt 70 den Triac 80 kurzschließt, wird die Spannung V aufgrund des Durchgangs des Stroms durch den Kontakt 70 sehr klein und gleich einer Restspannung von ±u2. Diese Restspannung liegt für die Mehrzahl der Kontakte mit mechanischer Verstellung unterhalb von wenigen Millivolt.
Zu einem Zeitpunkt t4, in einer zweiten Phase, soll das Öffnen des Hybridrelais 60 ausgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt t4 liegt die Steuerspannung Tc nicht mehr an den Steueranschlüssen GN und IN des Hybridrelais an, wodurch der Strom Ic null wird, die Photodiode D5 erlischt und den Phototransistor Q5 sperrt, was den ersten Logikeingang E1 des Mikrocontrollers in den Zustand 0 (siehe Fig. 3c) übergehen läßt.
Der Mikrocontroller 100 läßt zum Zeitpunkt t4 den ersten Logikeingang S1 in den Zustand 1 übergehen, was das Aufprägen des Stroms Ig auf das Gate des Triacs 80 durch den Steuerstromgenerator 112 nach sich zieht. Der Triac 80 bleibt erloschen, da es über den noch geschlossenen Kontakt 70 kurzgeschlossen ist.
Zum gleichen Zeitpunkt t4 läßt der Mikrocontroller 100 den zweiten Logikausgang S2 in den Zustand 0 kippen, wodurch die Speisung der Spule 72 unterbrochen wird, und nach einer Verzögerung τ2, die mit der Reaktionszeit beim Öffnen des Kontakts 70 in Zusammenhang steht, in der Größenordnung von 10 ms für ein Serienrelais, öffnet sich letzteres zu einem Zeitpunkt t5 gleich t4 + τ2, wodurch der Triac gezündet wird und in den Durchlaßzustand gelangt (Fig. 3f).
Der Strom im ersten Pfad V1 fließt zum Zeitpunkt t5 durch den gezündeten Triac 80, wodurch der Lichtbogen an den Anschlüssen des Kontakts 70 nahezu vollständig unterdrückt wird.
Der Mikrocontroller hält die Steuerung des Gate-Stroms Ig des Triacs (erster Ausgang S1 im Zustand 1) während einer erneuten Sicherheitswartezeit (einige Millisekunden) bis zu einem Zeitpunkt t6 aufrecht, zu dem der erste Logikausgang S1 vom Zustand 1 in den Zustand 0 übergeht und damit den Gate-Strom Ig des Triacs 80 unterbricht.
Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t7, der einer ersten Polaritätsumkehr der Spannung Ue nach dem Zeitpunkt t6 entspricht, erlischt der Triac 80, da die Spannung V an seinen Anschlüssen durch ungefähr 0 Volt geht. Im folgenden bleibt der Triac 80, der nicht mehr angesteuert wird, im Sperrzustand und bringt das Hybridrelais in den geöffneten Zustand, den es vor dem Zeitpunkt to hatte.
Die Steuerung des Durchschaltens des Triacs 80 erfolgt während eines zweiten Zeitraums, der vor dem Öffnen des Kontakts 70, oder dem Zeitpunkt t4, beginnt und nach seinem Öffnen, oder dem Zeitpunkt t6, endet.
Das Diagramm von Fig. 3b zeigt die Spannung V an den Anschlüssen des Triacs während dieser zweiten Phase des Öffnens des Hybridrelais 60.
Vor dem Zeitpunkt t5, wenn das Hybridrelais im geschlossenen Zustand ist und der Kontakt 70 den Triac 80 kurzschließt, ist die Spannung V gleich der Restspannung u2 des Kontakts 70.
Nach dem Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t7, wenn der Kontakt 70 offen und der Triac 80 im Durchlaßzustand ist, ist die Spannung V gleich der Restspannung u1 an den Anschlüssen des Triacs, nämlich ungefähr 1,5 Volt. Nach dem Zeitpunkt t7, wenn der Kontakt offen und der Triac im Sperrzustand ist, ist die Spannung V im wesentlichen gleich der Spannung Ue der elektrischen Schaltung.
Mit Hilfe der Erfassungsschaltung 102 gewährleistet der Mikrocontroller 100 eine zusätzliche Sicherheitsfunktion des Hybridrelais.
Wenn nämlich der Kontakt 70 im geschlossenen Zustand ist, wird kein Impuls auf den zweiten Logikeingang E2 des Mikrocontrollers gegeben, während der Kontakt 70 den Thyristor 80 kurzschließt, der erloschen ist und nicht angesteuert wird. Ein unbeabsichtigtes und vorübergehendes Öffnen des Relaiskontakts, beispielsweise aufgrund eines Stoßes oder einer manuellen Betätigung des Kontakts, läßt zum Zeitpunkt seines Öffnens die gesamte Spannung der elektrischen Schaltung an den Kontaktanschlüssen 70 anliegen, wodurch ein Lichtbogen mit den bekannten Abnutzungen auf dem Kontakt entsteht. Diese plötzliche Änderung der Spannung an den Anschlüssen des Kontakts 70 wird in eine Änderung des Stroms in der Kapazität C6 der Erfassungsschaltung 102 umgesetzt, die mit Hilfe des Optokopplers U2 einen Impuls mit einem logischen Pegel auf dem zweiten Logikeingang E2 des Mikrocontrollers 100 erzeugt. Der Mikrocontroller berücksichtigt diesen Impuls und läßt den ersten Logikausgang 51 während eines kurzen Augenblicks, während der Kontakt geöffnet ist, in den Zustand 1 übergehen, wobei während desselben kurzen Augenblicks der Strom Ig dem Gate des Triacs 80 aufgeprägt und der Triac in den Durchlaßzustand versetzt wird, was zum Vorteil hat, daß der über dem Kontakt 70 entstehende Lichtbogen unterdrückt wird.
Diese zusätzliche Sicherheit gewährleistet eine bessere Zuverlässigkeit und eine längere Lebensdauer des Relais im Fall der Verwendung in einer nicht störungsfreien Umgebung.
Das Leistungs-Hybridrelais 60 ist mit Elektrolumineszenzdioden ausgestattet, die seinen Zustand angeben.
Die Elektrolumineszenzdiode D8 (grün) gibt, wenn sie leuchtet, den geschlossenen Zustand des Hybridrelais an.
Eine rote Elektrolumineszenzdiode D10, die über einen dritten Logikausgang S3 des Mikrocontrollers 100 gesteuert wird, gibt einen anomalen Betrieb des Hybridrelais an, wobei die den anomalen Betrieb angebenden Informationen über einen Steueranschluß OUT, der mittels eines dritten Optokopplers U3 galvanisch von den Elementen des Hybridrelais unter der Spannung Ue getrennt ist, an die Außenseite des Relais übertragen werden.
Die Ausführung des Leistungs-Hybridrelais 60 ist nicht einschränkend, und weitere, einfachere Versionen können verwirklicht werden, indem beispielsweise ausschließlich digitale Bauelemente oder verdrahtete Logiken verwendet werden, wobei ein System mit Mikrocontroller ermöglicht, den zahlreichen Parametern, die mit dem Hybridrelais oder dem Typ der elektrischen Schaltung, in welche es eingefügt ist, in Verbindung stehen, Rechnung zu tragen.
In weiteren Ausführungen des Hybridrelais sind der Kontakt mit mechanischer Verstellung und die Spule in einem dichten Gehäuse enthalten, das mit einer Flüssigkeit mit hoher Dielektrizität gefüllt ist. Das Eintauchen des Kontakts und der Spule in die Flüssigkeit hat zum Vorteil, daß die Schaltgeräusche gedämpft werden, daß die Anzahl der Schaltvorgänge des Hybridrelais unter Last beträchtlich, im Mittel von 100000 auf 10 Millionen, erhöht wird und daß die Leistungsfähigkeit des Relais hinsichtlich des Abschaltvermögens erhöht wird.

Claims

1. Leistungs-Hybridrelais, das dazu bestimmt ist, in eine elektrische Schaltung eingesetzt zu werden, wobei das Hybridrelais einen elektrischen Kontakt (20, 70) mit mechanischer Verstellung, eine Halbleiterkomponente (30, 80) parallel zum elektrischen Kontakt mit mechanischer Verstellung, Mittel zum Steuern einerseits des Schließens des Kontakts und des Durchschaltens der Halbleiterkomponente als Antwort auf ein erstes Steuersignal und andererseits des Öffnens des Kontakts und des Durchschaltens der Halbleiterkomponente als Antwort auf ein zweites Steuersignal umfaßt, wobei die Steuermittel Mittel umfassen, um:

- anhand des ersten Steuersignals ein Kontaktschließsignal zu erzeugen;

- anhand des ersten Steuersignals unabhängig vom Schließsignal ein erstes Durchschaltsignal für die Komponente zu erzeugen, das vor dem Schließen des Kontakts beginnt und nach diesem Schließen endet;

- anhand des zweiten Steuersignals ein Kontaktöffnungssignal zu erzeugen;

- anhand des zweiten Steuersignals unabhängig vom Öffnungssignal ein zweites Durchschaltsignal für die Komponente zu erzeugen, das vor dem Öffnen des Kontakts beginnt und nach diesem Öffnen endet.

2. Leistungs-Hybridrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal zum Durchschalten der Komponente gleichzeitig mit dem Schließsignal gesendet wird.

3. Leistungs-Hybridrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal zum Durchschalten der Komponente vor dem Schließsignal gesendet wird.

4. Leistungs-Hybridrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkomponente zwei Leistungseingänge (E1 und E2), die zum Kontakt (20) über diese beiden Leistungseingänge parallelgeschaltet sind, und einen Steuereingang (EC) für ihr Durchschalten umfaßt.

5. Leistungs-Hybridrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen oder das Schließen des Kontakts (30, 70) mit mechanischer Verstellung durch eine Spule (22, 72) bewirkt wird.

6. Leistungs-Hybridrelais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel eine Steuerschaltung (40) umfassen, die einen Steuereingang (ER) für das Hybridrelais, einen ersten Ausgang (X1), der an den Steuereingang (EC) der Halbleiterkomponente angeschlossen ist, und einen zweiten Ausgang (X2), der die Spule (22) versorgt, besitzt.

7. Leistungs-Hybridrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkomponente (30, 80) aus Triacs, Thyristoren, Transistoren, IGBTs, IGCTs oder MCTs bestehen kann.

8. Leistungs-Hybridrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkomponente ein Triac (80) ist.

9. Leistungs-Hybridrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel mit einer Spannung (Ue) der elektrischen Schaltung gespeist werden, in die das Hybridrelais (60) eingesetzt ist.

10. Leistungs-Hybridrelais nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel so konfiguriert sind, daß sie ein Umschalten des Hybridrelais zum Zeitpunkt des Durchgangs einer Spannung (Ue) der elektrischen Schaltung durch einen Wert in der Nähe von 0 Volt gewährleisten.

11. Leistungs-Hybridrelais nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung der Steuermittel mit der Spannung (Ue) der elektrischen Schaltung, in die das Hybridrelais (60) eingesetzt ist, durch eine Speiseschaltung (90) und eine Regelschaltung (92) bewerkstelligt wird, wobei die Speiseschaltung (90) eine im wesentlichen konstante Versorgungsgleichspannung (VL) zwischen einer ersten Leitung (L1) und einer zweiten Leitung (L2) liefert, wobei die zweite Leitung (L2) als Referenzpotential (Vo) angesehen wird, und die Regelschaltung (92) zwischen die erste Leitung (L1) und die zweite Leitung (L2) geschaltet ist und auf einer dritten Leitung (L3) eine Spannung (Vc) liefert, die in bezug auf die als Referenzpotential dienende zweite Leitung (L2) eingestellt ist.

12. Leistungs-Hybridrelais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel umfassen:

einen Mikrocontroller (100), der umfaßt:

- einen ersten Logikeingang (E1), der Informationen zum Steuern des Öffnens und Schließens des Hybridrelais empfängt;

- einen zweiten Logikeingang (E2), der Impulse (IP) von einer Erfassungsschaltung (102) empfängt, die an den Mikrocontroller (100) Informationen liefert, die die Bestimmung einerseits des Zustandes der Gesamtheit, die aus dem Triac (80) parallel zum Kontakt (70) gebildet ist, und andererseits des Durchgangs der Spannung (Ue) der elektrischen Schaltung durch einen Wert in der Nähe von 0 Volt ermöglichen, wobei die Erfassungsschaltung ein Paar Photodioden (D6, D7) enthält, die zueinander entgegengesetzt parallelgeschaltet und mit einem Phototransistor (Q6) optisch gekoppelt sind, wobei dieses Paar Photodioden mit einer Reihenschaltung des RC-Typs, die aus einem Widerstand (R17) und einer Kapazität (C6) gebildet ist, in Reihe geschaltet ist, wobei das Paar Photodioden und die RC-Schaltung zu der Gesamtheit aus dem Triac (80) und dem parallelgeschalteten Kontakt (7U) parallelgeschaltet sind;

- einen ersten Logikausgang (S1), der an einen Eingang der Steuermittel für die Durchschaltung des Triac (80) angeschlossen ist, wobei diese Mittel einen ersten Folgertransistor (Q3) enthalten, der mit seiner Basis einerseits über einen Basiswiderstand (R7) an den ersten Logikausgang (S1) angeschlossen ist und andererseits über einen Widerstand (R4) an das Referenzpotential (Vo) angeschlossen ist, wobei der Emitter des ersten Folgertransistors (Q3) an das Referenzpotential (Vo) angeschlossen ist und der Kollektor an einen Eingang (110) eines Steuerstromgenerators (12) angeschlossen ist, wobei ein Ausgang (114) des Steuerstromgenerators (112) an das Gate (G) des Triac (80) angeschlossen ist, das auf dem Potential des ersten Weges (V1) auf seiten der Spannungsquelle (Ue) liegt;

- einen zweiten Logikausgang (S2), der an einen Eingang der Speisemittel einer Spule (72) angeschlossen ist, welche den Kontakt (70) mit mechanischer Verstellung betätigt, wobei diese Mittel einen zweiten Folgertransistor (Q4) enthalten, der mit seiner Basis einerseits über einen Basiswiderstand (R8) an den zweiten Logikausgang (S2) angeschlossen ist und andererseits über einen Widerstand (R6) an das Referenzpotential (Vo) angeschlossen ist, wobei der Emitter des zweiten Folgertransistors (Q4) an das Referenzpotential (Vo) angeschlossen ist und der Kollektor über eine Elektrolumineszenzdiode (8) an einen ersten Speiseanschluß (118) der Spule (72) angeschlossen ist, wobei ein zweiter Speiseanschluß (120) der Spule (72) an die erste Leitung (L1), die auf der Speisespannung (VL) liegt, angeschlossen ist.

13. Leistungs-Hybridrelais nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Steuereingang besitzt, der zwei Steueranschlüsse (GN, IN) besitzt, zwischen denen ein Widerstand (R15) in Reihe mit einer Photodiode (D5), die optisch mit einem Phototransistor (Q5) eines ersten Photokopplers (U1) gekoppelt ist, geschaltet ist, wobei der erste Photokoppler (U1) eine galvanische Trennung zwischen dem Steuereingang des Hybridrelais und dessen unter der Spannung (Ue) der elektrischen Schaltung stehenden Elementen gewährleistet, wobei der Phototransistor (Q5) über seinen Kollektor an die dritte Leitung (L3), die auf der eingestellten Spannung (Vc) liegt, angeschlossen ist und mit seinem Emitter einerseits über einen Widerstand (R14) an die zweite Leitung (L2), die auf dem Referenzpotential (Vo) liegt, angeschlossen ist und andererseits an den ersten Logikeingang (E1) des Mikrocontrollers (100) angeschlossen ist, wobei dieser erste Logikeingang (E1) Informationen zum Steuern des Öffnens oder Schließens des Hybridrelais empfängt.

14. Leistungs-Hybridrelais nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt (20, 70) mit mechanischer Verstellung und die Spule (22, 72) in einem dichten Gehäuse enthalten sind, das mit einer Flüssigkeit mit hoher Dielektrizität gefüllt ist.