Robuste Halbleiterrelais für anspruchsvolle Anwendung im Gastronomiebereich

Professionelle Gastronomiegeräte müssen in anspruchsvollen Umgebungen, in denen Faktoren wie hohe Hitze, Dampf, Fett, Vibrationen und Dauerbetrieb zu berücksichtigen sind, einwandfrei funktionieren. Sensoren und zuverlässige Komponenten zur Leistungswandlung können die Lebensmittelsicherheit und ein gleichmäßiges Kochen gewährleisten und bieten Entwicklern die Möglichkeit, Anwendungen für eine innovationshungrige Branche zu entwickeln. Der Austausch oder die Aktualisierung veralteter Steuerungstechnik durch genauere Sensoren und eine zuverlässige Halbleiter-Leistungssteuerung kann die Lebensmittelqualität, die Energieeffizienz und die Gesundheitssicherheit erheblich verbessern.

Der Bau von langlebigen Hochleistungsmaschinen erfordert zunehmend die Kombination fortschrittlicher Sensortechnologie mit Halbleiterrelais (SSRs), die eine präzise, wiederholbare Leistungssteuerung ermöglichen. Sensata-Crydom, eine Marke von Sensata Technologies, bietet ein lebensmitteltaugliches, auf Hutschienen montierbares Halbleiterrelais (SSR), das Schaltvorgänge in Industriequalität liefert und in kompakten Schalttafeln untergebracht werden kann.

Mit Modellen für 27 A und 32 A und Betriebsspannungen von bis zu 600 VAC ist die Serie DR22C (Abbildung 1) für Hochleistungsheizungen und -motoren geeignet, die in gewerblichen Öfen, Friteusen, Eismaschinen und Kaffeemaschinen sowie in Lüftern und Pumpen eingesetzt werden. Diese Fähigkeit bietet den Ingenieuren Flexibilität und Einfachheit bei der Erstellung von Varianten, um verschiedene Möglichkeiten auf dem Gastronomie-Markt zu nutzen.

Abbildung 1: Baugruppen der Serie DR22C enthalten ein Halbleiterrelaismodul in einer kompakten Hutschienen-Trägerbaugruppe. (Bildquelle: Sensata-Crydom)

Der Markt für Automatisierung in der Gastronomie wächst mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 10% von mehr als 15 Milliarden Dollar im Jahr 2024 auf mehr als 24,11 Milliarden Dollar im Jahr 2029.[1] Automatisierung, intelligente Sensoren und IoT gehören zu den wichtigsten Trends, die dieses Wachstum vorantreiben, und Hochleistungskomponenten wie Halbleiterrelais, die für raue Umgebungen ausgelegt sind, können Entwicklern einen Wettbewerbsvorteil verschaffen.

Komponenten in Lebensmittelsystemen müssen häufiger Reinigung, hoher Luftfeuchtigkeit und großen Temperaturschwankungen standhalten. Hochleistungskomponenten sorgen auch für einen gleichmäßigen Betrieb und geringere Ausfallzeiten, was in der Lebensmittelproduktion, wo Prozessunterbrechungen zu Produktverderb und Sicherheitsproblemen führen können, entscheidend ist.

Anwendungen, die den weltweiten Normen für elektrische Sicherheit, elektromagnetische Verträglichkeit, industrielle Haltbarkeit und Reinigungsanforderungen entsprechen, sind für den kommerziellen Erfolg unerlässlich. Die Entwicklung mit zertifizierten Komponenten wie der DR22C-Serie hilft Herstellern, die Konformitätszyklen zu verkürzen und Produkte in mehreren Regionen mit weniger Redesigns zu skalieren.

Die Halbleiterrelais der Serie DR22C eliminieren den mechanischen Kontaktverschleiß und verbessern so die Betriebszeit in Umgebungen mit hohen Arbeitszyklen, in denen Ausfälle Betriebsunterbrechungen und kostspielige Wartung bedeuten. Merkmale wie eine Isolierung von 4000 Veff schützen die empfindliche Steuerlogik in spritzwassergefährdeten Metallgehäusen vor Netzspannung. Die hohe Stoßstromtoleranz bewältigt die anspruchsvollen Einschaltlasten von Heizelementen und Motoren während des Anlaufs, ein häufiger Fehlerpunkt bei elektromechanischen Relais.

Fokus auf Integration und Richtlinientreue

Bei der Entwicklung der DR22C-Serie wurde besonderer Wert auf Integration und Konformität gelegt. Die Montage auf Hutschienen und die großzügigen thermischen Spielräume vereinfachen das Gehäuselayout und reduzieren die Notwendigkeit für kundenspezifische Hardware oder häufige Leistungsminderung. Ihr Betriebstemperaturbereich von -40°C bis 80°C sorgt für Stabilität, selbst wenn sich die Gerätepaneele im Dauerbetrieb oder bei aggressiven Reinigungszyklen erhitzen.

Mit einem optimierten Wärmepfad von den Leistungskomponenten zur Metallgrundplatte des Relais können Entwickler die Vorteile einer effizienten Wärmeübertragung in einen Hutschienen-Kühlkörper oder das Gerätegehäuse nutzen. Die Relais sind in einem 22,5 mm breiten Industriegehäuse mit einem integrierten Kühlkörper mit geringer Tiefe untergebracht, wodurch sie sich ideal für Schalttafeln eignen, in denen der Platz, insbesondere die Tiefe, begrenzt ist. Der Kühlkörper kann das Wärmemanagement vereinfachen, während ein DBC-Substrat (Direct Bonded Copper) eine hervorragende Wärmeverteilung und einen zuverlässigen Betrieb unter Dauerlast gewährleistet.

Die Fähigkeit, robuste Performance in einem platzsparenden Gehäuse zu liefern, kann zu einer Verringerung der Gehäusegröße führen, ohne die hohe Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen. Ein berührungssicheres IP20-Gehäuse erhöht die Sicherheit des Bedieners während und nach der Installation. Die Hutschienenklammer aus verzinktem Stahl ermöglicht es, die Hutschiene als Erdungssammelschiene zu verwenden, wenn sie mit einer Erdungsklemme verwendet wird; dadurch kann die Notwendigkeit eines separaten PE-Anschlusses entfallen.

Die Halbleiterrelais der Serie DR22C sind eine kompakte, sofort einsatzbereite Lösung zum Schalten kleiner und mittlerer Wechselstromlasten. Ein abnehmbarer Eingangsstecker mit Federkraftklemmen ermöglicht eine schnelle und einfache Installation. Eingebaute LED-Anzeigen vereinfachen die Fehlersuche und unterstützen die vorbeugende Wartung, indem sie anormale Betriebszustände signalisieren.

Die DR22C-Serie unterstützt außerdem eine breite Palette von Steuerspannungen, wodurch sie sich sowohl in traditionelle analoge Systeme wie einfache Thermostat- oder Zeitschaltkreisläufe als auch in moderne digitale oder vernetzte Architekturen mit Sensoren, SPSen oder IoT-Diagnose integrieren lässt. Dank dieser Flexibilität können Entwickler ein einziges Relais für mehrere Anwendungen standardisieren, unabhängig davon, ob es sich um rein mechanische, teilautomatisierte oder vollständig vernetzte Geräte handelt.

Als Familie von Halbleiterrelais mit Ausgängen für 48 bis 600 VAC ist die Serie DR22C in zwei Stromstärken (27 A und 32 A) erhältlich und bietet Optionen für die Steuerspannung. Zu diesen Varianten gehören:

• Das DR22C60A27VJ, das für einen Laststrom von 27 A ausgelegt ist und eine Steuerspannung von 90 bis 280 VAC/VDC akzeptiert, ist für Standard-Wechselstrom- oder Mischspannungs-Steuerlogik geeignet.
• Das DR22C60D32VJ mit höherer Kapazität ist für eine Last von 32 A ausgelegt und verwendet eine Steuerspannung von 4 bis 32 VDC. Es ist für anspruchsvollere Lasten und moderne Steuerungssysteme wie Niederspannungs-Gleichstrom, SPSen und IoT ausgelegt.

Andere Varianten der DR22C-Serie bieten Kombinationen von Nulldurchgangs- oder sofortigem Einschalten und verschiedene Steuerspannungsbereiche, was den Entwicklern die Flexibilität gibt, das Relais an spezifische Lasttypen, Steuerungsarchitekturen und thermische Anforderungen anzupassen.

Fazit

Die Halbleiterrelais der Serie DR22C von Sensata-Crydom sind nach mehreren internationalen Normen zertifiziert und können dazu beitragen, die behördliche Zulassung zu beschleunigen. Da alle Bausteine den gleichen Hutschienen-Footprint nutzen, können Entwickler die Vorteile der Skalierbarkeit mit einem mechanischen Gehäuse nutzen und sowohl moderate als auch hohe Leistungslasten abdecken. Dies bietet einen einfachen Weg zum Bau intelligenterer, sicherer und zuverlässigerer professioneller Gastronomieausrüstungen.

[1] „Food Automation Global Market Report 2025,“ Januar 2025. The Business Research Company.