Relais für Isolationsüberwachung

Max Gast 22.04.2022 15:43 #7042785

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Hallo Leute,

angenommen, man möchte eine Isolationsüberwachung für eine Batterie mit 
800V machen.

Dabei wird zuerst die Spannung der Batterie (Potenzialdifferenz) und 
dann das Potenzial des Plus-/Minuspols gegenüber dem Gehäuse gemessen, 
mit einem Spannungsteiler von 1M/1k Ohm als Prüflast.

Dabei sollten die gemessenen Potenziale dann ca. 0V ergeben, wenn die 
Isolationswiderstände entsprechend groß sind.

Die Frage ist nun: Welche Relais kann man für 800V einsetzen? Eine Suche 
bei Farnell nach DC-Schaltspannung ergab, dass die Relais max. 230VDC 
schalten können.

Ein Solidstaterelais mit 1500V Schaltspannung scheidet vermutlich wegen 
einer zu Prüfenden Stoßspannung von 2.5kV oder gar 4kV von vornherein 
aus.

Ein Ansatz wäre nun, mehrere Relais in Reihe zu schalten, mit je einem 
kleinen Kondensator parallel zu den Schaltkontakten, damit ein 
Lichtbogen erst gar nicht zustande kommt.

Oder kann solch ein Relais Messsignale ( kleiner 1mA) auch mit höherer 
Spannung schalten, weil bei 1mA eh noch kaum ein Lichtbogen entsteht?

Ein Relaiskandidat mit 220VDC wäre z.B. dieses hier:
https://www.te.com/usa-en/product-1462041-3.html
Aus einer Application Note von Texas Instruments.

LG, Max

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2022-04-22_002.png (7,1 KB)

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Anja Gast 22.04.2022 15:54 #7042803

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Hallo,

zumindest bis 400V gibt es Reed-Relais die hier verwendet werden. 
(Meder?)
Ich denke R1 + R2 wirst Du aus Sicherheitsgründen aus mehreren Bauteilen 
zusammen setzen müssen.

Gruß Anja

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Sebastian S. (amateur) 22.04.2022 15:55 #7042804

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Es stimmt zwar, das eins und eins zwei ergeben (hat man mir zumindest 
versichert), aber ein 400V-Relais und ein 400V-Relais in Reihe ergeben 
kein 800V-Relais.
Eins von den beiden Relais kommt minimal schneller und spendiert dem 
langsameren Teil dann zwischenzeitlich die vollen 800V. Uups.

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npn Gast 22.04.2022 16:00 #7042811

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Sebastian S. schrieb:
> Es stimmt zwar, das eins und eins zwei ergeben (hat man mir zumindest
> versichert), aber ein 400V-Relais und ein 400V-Relais in Reihe ergeben
> kein 800V-Relais.

Könnte es eventuell sein, dass er aus genau diesem Grunde fragte:

Max schrieb:
> Die Frage ist nun: Welche Relais kann man für 800V einsetzen?

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Abdul K. (ehydra) 22.04.2022 16:06 #7042817

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Gibt es sicher, aber wohl nicht unbedingt in der Breite überall. 
Schließlich wird sowas in jedem eCar benötigt.

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Anselm Gast 22.04.2022 16:23 #7042834

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Schau mal hier:
https://www.binsack-reedtechnik.de/hochspannungsrelais/

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Rüdiger B. (rbruns) 22.04.2022 16:32 #7042840

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Es gibt Optokoppler mit 800Volt TRIAC oder SCR

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Max Gast 22.04.2022 18:32 #7042973

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Danke für die Antworten.

Mir ist klar, dass die 1 MOhm aus vielen einzelnen Widerständen 
aufgebaut werden muss.

Die Frage bleibt immer noch, warum die Relais bei ca. 230VDC aufhören.

Wenn sie mal offen sind, halten die ja noch viel mehr Spannung aus.

Ich vermute, dass das Schalten von 200V eben beim Nennstrom festgelegt 
wird, und hierbei kommt es sicherlich zu energiereichen Lichtbögen. 
Betreibt man das Relais aber mit 1mA Laststrom, können ja vielleicht 
noch viel größere Spannungen geschaltet werden.

Könnte man sowas durch Hausinterne Versuche belegen, dass das 
zuverlässig funktioniert, und dass somit das ganze als sicher eingestuft 
werden kann?

1+1=2 könnte durchaus auch funktionieren, wenn man durch 
parallelschalten eines Kondensators zum Schaltkontakt dafür sorgt, dass 
der Laststrom beim Öffnen über den Kondensator weiterfließen kann, somit 
kein Lichtbogen am Schaltkontakt entsteht. Bis der Elektromechanische 
Kontakt ganz offen ist, muss der Laststrom halt über den Kondensator 
fließen können.

Lässt man 200V Kontaktspannung im Umschaltmoment zu, und der Laststrom 
beträgt max. 1mA, und das Umschalten dauert 5ms, dann kommt man auf

C = 5uAs/200V = 25nF.

Mit einem 10 kOhm Widerstand in Reihe zum Kondensator kann man dann den 
Entladestrom beim Schließvorgang auf wenige Milliampere begrenzen, was 
sicherlich der Lebensdauer dient.

Bei solch einer Schaltung könnte ich mir gut vorstellen, dass ein mit 
200V spezifiziertes Relais noch viel mehr als 200V schalten kann - evt. 
sogar die 800V.

LG, Max

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Chris R. (rcc) 22.04.2022 19:01 #7042989

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Max schrieb:
> Die Frage bleibt immer noch, warum die Relais bei ca. 230VDC aufhören.

Weil Du nach normalen Relais für Netzstspannung suchst und nicht nach 
speziellen für BMS. Iso Messung bei 800V mit dem Verfahren ist seit 
Jahren Standard.

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Bauform B. (bauformb) 22.04.2022 22:21 #7043158

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Sebastian S. schrieb:
> Es stimmt zwar, das eins und eins zwei ergeben (hat man mir zumindest
> versichert), aber ein 400V-Relais und ein 400V-Relais in Reihe ergeben
> kein 800V-Relais.

Das Prinzip funktioniert durchaus und wird auch eingesetzt, aber immer 
nur mit Kontakten vom gleichen Relais. Und auch dann bringt es eher 
mehr Strom oder längere Lebensdauer als höhere Spannung. Von den kleinen 
Schrack RT424 gibt es ein Diagramm.

Finder schreibt in den technischen Erläuterungen

Durch die Reihenschaltung von 2 Kontakten kann der DC-Schaltstrom
bei gleicher Spannung verdoppelt werden.
Brückenkontakt: Kontakt mit zwei in Serie (Reihe) angeordneten
Kontaktstellen. Diese Kontaktanordnung ist günstig beim Abschalten
von DC-Lasten. Den gleichen Effekt erreicht man mit zwei in Reihe
geschalteten Kontakten.

Oder Phoenix:

Sind höhere Gleichstromlasten als dokumentiert zu schalten oder
soll die elektrische Lebensdauer erhöht werden, können mehrere
Kontakte eines Relais in Reihe geschaltet werden. Siehe z.B.
Industrierelais REL-IR....


Aber das ist ziemlich egal, Digikey hat Reed-Relais mit bis zu 
10kV Schaltspannung auf Lager. Seltsamerweise gibt es zwischen 1kV für 
9€ und 2.5kV für 35€ ein großes Loch im Angebot.

Angehängte Dateien:

schrack-RT424.png (7 KB)

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Relais für Isolationsüberwachung

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