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Aufgabenstellung:

Eine Relaisspule mit der Induktivität und dem Wicklungswiderstand ist parallel zu einem ohmschen Widerstand geschaltet. Die Schaltung liegt an einer Gleichspannung .
a) Zeichnen Sie das Schaltbild der Anordnung.
b) Welchen Widerstandswert muss mindestens erhalten, wenn beim Abschalten der Gleichspannung an den Klemmen der Relaisspule eine maximale Induktionsspannung von auftreten darf?
c) Wie groß ist dann die Zeitkonstante für das Abschalten?
d) Was wären die Auswirkungen, wenn zur Vermeidung einer hohen Induktionsspannung eine Freilaufdiode statt verwendet würde? Wie sieht dann das Schaltbild aus?

Lösungsweg:

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a) Schaltbild

Abbildung

b) Widerstandswert

Vor dem Abschalten von ist:

Wenn abgeschaltet wird, macht keinen Sprung. fließt jetzt über . Das Ersatzschaltbild zeigt folgende Abbildung.

Abbildung

c) Abschaltzeitkonstante:

Die Abschaltzeitkonstante wird umso größer, je kleiner wird. klingt also nach dem Abschalten der Spannungsquelle umso langsamer ab, je kleiner wird.

d) Auswirkungen

Bei Verwendung einer Freilaufdiode (siehe Ersatzschaltbild von (b) ) wird die Induktionsspannung an den Klemmen der Relaisspule auf ca. bis begrenzt. Da der Durchlasswiderstand der Diode relativ klein ist, wird die Abschaltzeitkonstante gegenüber der Verwendung von erheblich größer, wird wesentlich langsamer kleiner. Daher dauert es erheblich länger, bis das Relais ,,abfällt", d. h., bis nach dem Ausschalten der Strom so weit abgesunken und damit das Magnetfeld so stark reduziert ist, dass der Schaltkontakt des Relais in den Ruhezustand wechselt.

Lösung:

siehe oben