Relais

Onderwerpen:

  • Algemeen
  • Aansluitingen van het relais
  • Schakeling met een relais (verbruiker uitgeschakeld)
  • Schakelingen met een relais (verbruiker ingeschakeld)
  • Contact-maakrelais
  • Contact-verbreekrelais
  • Wisselrelais

Algemeen:
Het relais wordt veel toegepast in de auto-elektronica. Zonder relais toe te passen zouden kabelbomen in de auto minstens 3 tot 6x zo dik zijn. Een relais heeft als taak om van een kleine stuurstroom een grote hoofdstroom te maken. Zo kan met een kleine schakelaar een groot elektronisch component in- en uitgeschakeld worden. De elektronische componenten die door relais geschakeld worden zijn o.a. de binnen- en buitenverlichting, de elektronische brandstofpomp, de motorkoelventilator en de ruitenwisserinstallatie. De stroomsterkte die door bijv. de ruitenwissermotor gaat is redelijk hoog. Hier zijn dikke draden en een goed geïsoleerde (dus grote) schakelaar nodig. Dit is echter lastig, omdat de ruimte bij de stuurkolom te klein is om dikke draden door te voeren. Het relais bied daarvoor de oplossing: Naar de ruitenwisserschakelaar lopen hele dunne draadjes (voor de kleine stuurstroom) en naar de ruitenwissermotor gaan dikke draden (voor de grote hoofdstroom). Tussen de kleine en de grote draden zit het relais gemonteerd.

Over de relaisspoel zit vaak een weerstand parallel geschakeld. Deze weerstand vangt de piekspanningen op tijdens het afschakelen van het relais. De piekspanningen die bij het in- en uitschakelen ontstaan, kunnen op deze manier geen invloed uitoefenen op de werking van de elektronische schakelaar (dit is vaak een regelapparaat).

Er bestaan verschillende soorten relais; het maakrelais, het verbreekrelais en het wisselrelais. Deze worden in het hoofdstuk “verschillende soorten relais” beschreven.

Aansluitingen van het relais:
Een relais heeft standaard vier aansluitpunten, namelijk:

  • Ingang stuurstroom (86)
  • Uitgang stuurstroom (85)
  • Ingang hoofdstroom (30)
  • Uitgang hoofdstroom (87)

Deze in- en uitgangen hebben altijd deze vaste nummers. Deze nummers zijn ook terug te vinden op de pagina klemcoderingen.
Op het relais zelf staan deze nummers ook weergeven bij de contacten (zie afbeelding).

Schakeling met een relais (verbruiker uitgeschakeld):
In het schema is een contact-maakrelais in een schakeling te zien. Dit type schema wordt een watervalschema genoemd. De pluskabel van de accu staat bovenin afgebeeld en de massa onderaan. Het relais wordt aangestuurd door de ECU. De ECU is een elektronische schakelaar. De ECU zou in feite ook vervangen kunnen worden door een handbediende schakelaar. Zodra de ECU doorschakelt, wordt klem 85 van het relais aan massa gelegd. Op dat moment is de stroomkring van de stuurstroom gesloten. De loopt in dat geval vanaf de plus van de accu, via de klemmen 86 en 85 door de elektromagneet, naar de massa van de accu.
Doordat er nu een stuurstroom loopt, wordt de elektromagneet magnetisch gemaakt. Door middel van de magnetisme wordt het mechanische schakelaartje tussen klem 30 en klem 87 dichtgetrokken. Op dat moment gaat er een hoofdstroom lopen. Deze hoofdstroom gaat naar de verbruiker. In dit schema is de verbruiker een lamp, maar dit kunnen alle verbruikers cq. actuatoren zijn die een hoge stroom nodig hebben om te werken. Denk daarbij aan elektromotoren zoals de raammotor, de claxon, de achterruitverwarming, etc.

Op het moment dat het relais uitgeschakeld is, lopen er dus geen stuur- en hoofdstroom. Op drie van de vier aansluitingen wordt de boordspanning gemeten.

Klem 30 en 86 zijn in dit schema aangesloten op de plus van de accu. Hierop staat de boordspanning. Deze zal, afhankelijk van de ladingstoestand van de accu en ingeschakelde motor varierën tussen de 12 en 14,4 volt.
Op klem 85 staat ook een spanning van 12 volt (gemeten ten opzichten van massa). Er loopt nog geen stroom, waardoor de elektromagneet nog niet bekrachtigd is en de spanning niet gebruikt wordt om de elektromagneet magnetisch te maken. De spanning van 12 volt komt dus aan bij de ECU.
Op klem 87 staat 0 volt, omdat de verbruiker nog niet voorzien wordt van spanning en stroom.

Klem 30:12 v
Klem 85:12 v
Klem 86:12 v
Klem 87:0 v

Schakelingen met een relais (verbruiker ingeschakeld):
In het onderstaande schema wordt het relais bediend. De stuurstroom is met rood aangegeven. Deze loopt via de ECU naar massa. De hoofdstroom (met blauw aangegeven) loopt via de klemmen 30 en 87 door de lamp naar massa. De lamp brandt.
Op het moment dat de ECU doorschakelt, veranderen de spanningswaarden op de contacten van het relais. Deze zijn in de onderstaande tabel af te lezen.

Op zowel klem 30 als 86 verandert niets t.o.v. het relais in uitgeschakelde toestand, omdat deze direct op de accu zijn aangesloten.
De spanning op klem 85 is nu 0 volt, terwijl dat bij het uitgeschakelde relais nog 12 volt bedroeg. Op dit moment wordt de 12 volt door de elektromagneet gebruikt om magnetisch te worden. De elektromagneet is nu dus ook een verbruiker. Op klem 85, dus op de uitgang van de stuurstroom, staat nu dus een spanning van 0 volt.
Omdat het relais nu een hoofdstroom geschakeld heeft, staat op klem 87 nu een spanning van 12 volt. De verbruiker, in dit geval de lamp, krijgt nu een spanning en stroom toegevoerd.

Klem 30:12 v
Klem 85:0 v
Klem 86:12 v
Klem 87:12 v

 

In het onderstaande schema wordt het relais (componentcode A1) gebruikt om de brandstofpomp (A2) van spanning en stroom te voorzien. Klem 86 is aangesloten op klem 25 van het regelapparaat. Hier staat 12 volt op wanneer het relais is ingeschakeld. Klem 85 van het relais is aangesloten op klem 26 van het regelapparaat. Klem 25 wordt aan massa geschakeld om het relais in te schakelen.
Via zekering F8 loopt de hoofdstroom naar klem 30 en 87 van het relais. Vanaf klem 87 loopt de hoofdstroom naar de brandstofpomp (componentcode A2). De brandstofpomp zal gaan draaien.

Op de pagina clandestiene verbruiker is een storing beschreven die veroorzaakt wordt door het relais. Door de storing blijft de verbruiker, in dit geval de brandstofpomp, ingeschakeld. 

Contact-maakrelais:
Dit type relais is in rust uitgeschakeld. De vorige paragraaf ging over dit type relais.

Contact-verbreekrelais:
Bij dit type relais wordt de verbruiker altijd aangestuurd. In dit geval is dit weer de lamp. Er is altijd een verbinding tussen klem 30 en 87a. Pas op het moment dat schakelaar “S” wordt bediend, wordt de spoel bekrachtigd en wordt de verbinding tussen 30 en 87a verbroken. De verbruiker wordt dus uitgeschakeld wanneer de schakelaar bediend wordt. Zodra de schakelaar weer wordt losgelaten, zal het relais weer in de rustpositie komen te staan. Klem 87a zal weer worden bekrachtigd, zodat de verbruiker weer wordt ingeschakeld.

Wisselrelais:
Bij het wisselrelais worden twee verbruikers afzonderlijk van elkaar in- en uitgeschakeld. In ruststand (zoals in de afbeelding) is de lamp L2 ingeschakeld. Op het moment dat schakelaar “S” wordt bekrachtigd, wordt de spoel in het relais bekrachtigd en zal er een verbinding met klem 87 worden gemaakt. De verbinding met klem 87a wordt dan verbroken. Zodra de schakelaar S weer losgelaten wordt, zal de klem 87a weer bekrachtigd worden. Bij dit type relais wordt dus altijd één lamp aangestuurd; óf L1, óf L2.

Locaties van relais:
Vaak zijn relais op één plek in de auto gemonteerd. Dat kan in de zekeringenkast zijn (zoals in onderstaande afbeelding) of op een aparte relaisplaat. Ook kunnen er nog relais onder de motorkap zijn gemonteerd, zoals het relais van de motorkoelventilator. De relaisposities zijn terug te vinden in het instructieboekje en / of de werkplaatsdocumentatie van de auto.