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Auto Relais – Aufbau und Funktion
Bei einem Relais handelt es sich um einen elektromagnetischen Schalter.
Relais werden verwendet, wenn ein starker Stromkreis durch ein leistungsschwächeres Signal gesteuert werden soll. Mit einem Relais lassen sich Stromkreise öffnen und schließen. Auch Wechsel zwischen verschiedenen Steuerkreisen sind möglich. Beispielsweise sorgt ein Wechsel-Relais im Auto für den Wechsel von Abblendlicht zu Fernlicht.
Der Aufbau eines Relais ist recht simpel. Die Schalter bestehen in der Regel aus einer Magnetspule, einem beweglichen Anker, einer Feder sowie mindestens zwei Schaltpunktkontakten. Unterschieden wird zwischen normally open (NO) und normally closed (NC) Schaltern:
- Bei einem NO-Relais ist der Lastkreis des Schalters zunächst geöffnet. Wird dieser geschlossen, erzeugt die Spule ein Magnetfeld. Dieses zieht den Anker an, wodurch sich ein leistungsstärkerer Steuerkreis ebenfalls schließt.
- Bei einem NC-Relais ist der stärkere Stromkreis von vornherein geschlossen. Das Relais steht nicht unter Spannung. Wird eine Spannung angelegt, zieht die Magnetspule den Anker nach unten, der Lastkreis schließt sich und der Steuerkreis wird geöffnet.
In modernen Autos haben komplexe Steuerelemente die Aufgaben der verschiedenen Relais mittlerweile zum größten Teil übernommen. Dennoch sind Relais teils noch sowohl in Pkw als auch in Motorrädern verbaut, insbesondere in älteren Modellen.
Relais im Auto
Relais lassen sich von außen meist nur schwer unterscheiden. Identifiziert werden können sie anhand des Schaltplans sowie durch ihre Nennspannung, Schaltleistung und die verschiedenen Anschlussmöglichkeiten.
- Auf dem Schaltplan Ihres Pkw sind alle internen Schaltungen eingezeichnet. Relais werden in der Regel mit den Nummern 85, 86, 30, 87 und 87a dargestellt.
- Die Nennspannung eines Relais hängt von der Bordspannung des jeweiligen Fahrzeugs ab. Sie liegt in der Regel bei 6, 12 oder 24 Volt.
- In puncto Stromstärke beziehungsweise Schaltleistung haben Sie die Wahl zwischen Relais, deren Werte von 5 bis 190 Ampere reichen.
- Meistens handelt es sich bei Auto Relais um Flachstecker mit den Anschlussmaßen 4,8, 6,3 sowie 9,5 Millimeter. Daneben gibt es Relais in Form von Lötpins, Schrauben sowie Schraubklemmen und Steckverbindern.
Die bekanntesten Relais im Pkw
Im Auto werden Relais an zahlreichen Stellen eingesetzt. Zu den bekanntesten Relais zählen:
- Glühkerzenrelais/Glühzeitrelais: Um einen schnellen Startvorgang im kalten Dieselmotor zu gewährleisten, werden Glühkerzen als Zündhilfe eingesetzt. Glühkerzenrelais steuern das Ein- und Ausschalten des Stroms für diese Glühkerzen. Gleichzeitig sind sie für die Zeitsteuerung der Glühzeit der Kerzen essenziell.
- Kraftstoffeinspritzrelais: Wie ihr Name schon sagt, steuern Kraftstoffeinspritzrelais im Otto-Motor das Einspritzen des Kraftstoffes in die Zylinder.
- Blinkrelais/Blinkgeber: Bei einem Blinkgeber handelt es sich um Zeitrelais. Sie steuern Blinker und Warnblinker.
Auch Scheibenwischer, Heckscheibenheizung, Sitzheizung und die Zentralverriegelung werden mittels Relais gesteuert. Hier kommen Intervall-, Impuls- oder Nachlaufrelais zum Einsatz.
Typische Defekte an Relais
Relais sind überaus robuste Bauteile, die eine lange Haltbarkeit aufweisen. Je nach Einsatzzweck und -ort im Auto sind sie einer starken Vibration, hohen thermischen Belastungen sowie diversen Flüssigkeiten ausgesetzt, darunter Öl und Kraftstoff. Defekte an Relais kommen zwar selten vor, können aber dennoch auftreten.
Unter anderem können die Kontakte der Relais oxidieren und so eine Störung verursachen. Gerade im Motorraum sind die verbauten Teile oftmals Wasser sowie Feuchtigkeit ausgesetzt. Darüber hinaus kann die extreme Hitze im Motor zu einer Überhitzung des Bauteils führen. Diese kann ebenfalls auftreten, wenn ein Gerät zu lange eingeschaltet ist. Interne Schäden an der Spule werden durch die starke Vibration im Auto bedingt. Durch das permanente An- und Ausschalten kann es obendrein zu Verschleiß an den Kontakten kommen. Ist ein Relais derart „verbrannt“ beziehungsweise „verklebt“, ist in seltenen Fällen ein Schmorbrand die Folge. Sollte ein Relais defekt sein, sollte dieses von einem Fachmann gewechselt werden.
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Aufbau und Funktionsprinzip von Relais
Relais sind wichtige kleine Helferlein, um konkret definierte elektrische Schaltungen zu ermöglichen. Für nahezu jede Schaltung wird in der Bordelektrik ein Relais benötigt.
Erst muss zwischen den verschiedenen Relais unterschieden werden. Zunächst besitzen die elektrischen Schalkomponenten einen Steuerkreis und einen Arbeitskreis. Der wichtigste technische Unterschied sind Öffner- und Schließerrelais. Die erstgenannten Bauteile öffnen eine elektrische Schaltung, sobald Strom anliegt. Schließerrelais dagegen schließen eine Schaltung, sodass Strom fließen kann. So wird zum Beispiel bewerkstelligt, dass die Nebelscheinwerfer nur dann Strom bekommen, wenn mindestens das Abblendlicht eingeschaltet ist. Auch das Abblendlicht, das nicht ausgeschaltet wird, aber ausgeht, sobald die Zündung ausgeschaltet ist, funktioniert über ein Relais.
Welche Fehlerursachen treten beim Ausfall von Fahrzeugrelais auf?
Dazu befindet sich im Innern des Bauteils eine Spule. Diese arbeitet nach dem Prinzip eines Elektromagneten. Je nachdem, ob es nun ein Schließer oder Öffner ist, wird ein Anker magnetisch angezogen und öffnet oder schließt dadurch einen elektrischen Kontakt. Bei einem defekten Schaltrelais kann der Arbeitskreis also nicht geöffnet oder geschlossen werden. Funktioniert zum Beispiel die Schaltung vom Intervallscheibenwischer nicht mehr, würde es nicht mehr schließen, wenn es ein Schließrelais wäre. Der Scheibenwischer könnte nicht arbeiten. Wäre es (als Beispiel zum Veranschaulichen) ein Öffnerrelais, würde der Scheibenwischer gewöhnlich und ohne Unterbrechung arbeiten, da der Stromkreis nicht unterbrochen wird.
Wie prüft man ein Autorelais?
Das Prüfen eines Schaltrelais ist relativ einfach. Dazu wird ein Ohmmeter benötigt, außerdem wird über eine Batterie Spannung an den Steuerkreis gelegt. Je nachdem, ob nun ein Schließer oder ein Öffner, wird der Widerstand in Ohm dann am Arbeitskreis gemessen. Eine erste Überprüfung am Fahrzeug kann aber auch durch einfaches Betätigen der betreffenden Schaltung durchgeführt werden. Denn bei der Betätigung ist am Schaltrelais ein "Klacken" zu hören. Sind die Leitungen offen zugänglich (an den Klemmen), kann die eingehende Spannung auch direkt am Relais gemessen werden. Aber auch der Widerstand in Ohm kann dann direkt gemessen und überprüft werden.
Wie kann man den Stromverbrauch des Kfz regeln?
Bei älteren Fahrzeugen kann es oft vorkommen, dass sich wegen Kriechstrom die Batterie entlädt. Dann kann ein Batterietrennrelais zwischengeschaltet werden. Sobald der Zündschlüssel in die Stellung "Aus" gedreht wird, schaltet das Relais und unterbricht den Stromkreis. Wird die Zündung angeschaltet, schließt auch das Schaltrelais. Dazu wird der Steuerkreis mit dem Strom der Zündung verbunden.
Allerdings ist die Verwendung eines Batterietrennrelais bei modernen Fahrzeugen ab circa der Mitte der 1990ern nur noch bedingt einsetzbar. Der Einsatz eines solchen Unterbrechungsrelais kommt einem Abklemmen der Batterie gleich. Gerade Fahrzeuge mit elektronischen Bauteilen müssen dann gegebenenfalls "eingestellt" werden, indem beispielsweise vor dem ersten Starten des Motors die Fensterheber und das Schiebedach geöffnet und geschlossen werden müssen oder/und die Lenkung komplett von links nach rechts gedreht werden müssen (Lenkwinkelsensoren). Überprüfen Sie vor der Verwendung solcher Relais über den Fahrzeughersteller, was beim Abklemmen der Batterie bzw. einer Unterbrechung des Stromkreises zu beachten ist.
Welches Schaltrelais ist das richtige?
Relais sind genormt. Es gibt sie in unterschiedlichen Größen. Welches Relais benötigt wird, ist über den Relaissockel definiert. Hier gibt es Unterschiede. Die richtige Relaisgröße entnehmen Sie einer entsprechenden Tabelle. Außerdem sind die angegebenen Nennleistungen (stehen auf dem Relais) ausschlaggebend, dann natürlich die Anzahl der vorhandenen Klemmen.
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