Auto-relais werken in wezen als elektromagnetische schakelaars die kleine stroomimpulsen in staat stellen grote elektrische taken veilig te verwerken. Stel je voor dat iemand zijn koplampen inschakelt of de brandstofpomp activeert - meestal wordt er een signaal van 5 tot 12 volt naar de koperen spoel binnen het relais gezonden. Hierdoor ontstaat er een magnetisch veld dat onderdelen binnen het relais in beweging brengt. Het bewegende deel (anker genoemd) verbindt of verbreekt vervolgens contacten binnenin, waardoor de betreffende stroomkring wordt gesloten of geopend. Wat dit systeem zo slim maakt, is dat het die kleine knoppen op het dashboard in staat stelt om grote componenten te bedienen, zonder dat zij zelf direct met die gevaarlijke elektriciteit in contact hoeven te komen. De meeste monteurs zullen je vertellen dat dit systeem al sinds mensenheugenis auto's heeft gered van elektrische branden.
Vier sleutelcomponenten werken samen om betrouwbare schakeling mogelijk te maken:
| CompoNent | Functie |
|---|---|
| Coils | Wekt een magnetisch veld op wanneer er stroom op staat |
| Armatuur | Verplaatsingen om contacten te verbinden of te scheiden |
| Contacten | Stroom geleiden wanneer gesloten (normaal open) |
| Terminals | Verbinden met besturings- en belastingscircuit |
De spoel (aansluitingen 85/86) en contactset (aansluitingen 30/87) zijn elektrisch geïsoleerd, zodat hoogstroombelastingen geen invloed hebben op gevoelige besturingssystemen.
De isolatiefunctie beschermt eigenlijk belangrijke elektronische componenten, waaronder motormanagementsystemen (ECU's) en powertrain control modules (PCM's), tegen gevaarlijke spanningspieken en die vervelende inductieve terugslagen die we allemaal kennen en die ernstige schade kunnen veroorzaken. Wanneer het gaat om het aansturen van belastingen van ongeveer 40 ampère, terwijl er minder dan 1 ampère nodig is voor de besturing, doen deze relais tegelijkertijd verschillende dingen goed. Ze voorkomen dat schakelaars overslaan wanneer ze plotseling worden uitgeschakeld, wat op de lange termijn geld bespaart aan vervanging. Bovendien vereenvoudigen ze de bedrading aanzienlijk, omdat er minder verbindingen nodig zijn in het hele systeem. Dat betekent ook een betere algehele betrouwbaarheid. Neem bijvoorbeeld moderne voertuigen met computergestuurde systemen zoals brandstofinspuiters of intelligente koplampen. Relais fungeren dan als de cruciale koppeling tussen de delicate laagspanningscircuits in de computer en de zware onderdelen die veel vermogen nodig hebben om correct te functioneren. Zonder relais zouden onze auto's niet half zo soepel en veilig rijden als vandaag de dag het geval is.
Relays stellen kleine stroomkringen, zoals die op instrumentenpanelen met schakelaars, in staat grote stroomverbruikers zoals koplampen of startmotoren te bedienen. Denk er zo over: slechts 0,5 ampère ingaande stroom kan effectief iets schakelen dat meer dan 30 ampère verbruikt. Wat betekent dit? Nou, fabrikanten hoeven die zware kabels niet helemaal vanuit de auto naar onder de motorkap te leiden. Wat is het resultaat? De auto wordt ook lichter. Sommige schattingen wijzen uit dat het gewicht met ongeveer 15% daalt in bepaalde delen van de auto waar deze relays worden gebruikt. En raad eens? Prestaties lijden er helemaal niet, ondanks al die gewichtsreductie.
Door de fysieke scheiding van besturings- en vermogencircuits, beschermen relais gevoelige elektronica tegen elektrische ruis en spanningspieken. Volgens een brancheonderzoek uit 2023 vermindert deze isolatie elektrische storingen van brandstofpompen met 62% in vergelijking met directe schakeling. Bovendien vereenvoudigen centrale relaiskasten de vermogensverdeling, waarbij meerdere parallelle bedradingpaden worden vervangen door geordende, efficiënte routing.
Proberen om stroomhongerige dingen zoals koelingsventilatoren rechtstreeks via omschakelknoppen te bedienen betekent te maken hebben met grote, zware componenten die geschikt zijn voor hoge stroomsterkten, maar die niet lang meegaan voordat ze beginnen te slijten. Daar komen relais goed van pas. Deze zorgen ervoor dat al die stroom via hun eigen sterke contacten loopt, wat volgens onderzoek van Ponemon uit 2023 leidt tot een temperatuurdaling van ongeveer 40 graden Celsius in de schakelaars. Het voordeel is dat we hierdoor kunnen volstaan met dunne bedradings van 18 tot 22 gauge voor onze besturingssignalen. Dit helpt bij het in stand houden van de schakelaars zelf en zorgt ervoor dat alles in het algemeen langer meegaat, inclusief de bedrading die door het systeem loopt.
Relais maken het mogelijk om verlichtingssystemen op een veilige manier te beheren met slechts een klein beetje ingangsvermogen. Deze kleine apparaten voeren al het zware werk uit voor dingen zoals koplampen, die tot ongeveer 15 ampère kunnen verbruiken, en ook remlichten, zodat de dunne draden in de stuurkolom niet overbelast worden. De meeste moderne voertuigen gebruiken één relais om tegelijkertijd meerdere buitenverlichtingen te besturen, wat het benodigde aantal bedrading aanzienlijk reduceert, ergens tussen 30% en wellicht zelfs de helft van het totale aantal verbindingen dat anders nodig zou zijn. Een ander voordeel is dat de vervelende vonken worden vermeden die optreden wanneer richtingaanwijzers steeds opnieuw worden in- en uitgeschakeld. Monteurs zullen iedereen die ernaar vraagt vertellen dat deze eenvoudige ontwerpkeuze een groot verschil maakt in de levensduur van deze componenten voordat ze vervangen moeten worden.
Systemen die veel vermogen vereisen, zijn afhankelijk van relais om die grote stromen te beheren, variërend van ongeveer 20 tot 40 ampère. Neem als voorbeeld brandstofpomprelais: deze activeren alleen wanneer de auto wordt gestart of inschakelt. Dit voorkomt wat monteurs 'droogloop' noemen, wat volgens sommige studies goed is voor ongeveer 74 procent van alle vroege pompstoringen (het Ponemon Institute meldde dit in 2022). Wat betreft koelventilatorrelais, reageren deze kleine maar krachtige onderdelen razendsnel op signalen van de PCM over temperatuurveranderingen. Ze kunnen die ventilatoren binnen slechts 2 tot 3 seconden laten draaien, waardoor motoren zichzelf voorkomen dat ze oververhit raken. En dan zijn er ook nog de startrelais. Deze krachtpatsers moeten omgaan met enorme stroompieken tijdens het starten, die kunnen oplopen tot 150 tot 200 ampère. Zonder hen zouden de contactsleutels ernstig beschadigd kunnen raken door een fenomeen dat 'contactlassen' wordt genoemd, waarbij metalen delen aan elkaar smelten door overmatige hitte.
Tegenwoordig fungeren relais als werkpaarden die instructies van de PCM- en ECU-systemen uitvoeren, waardoor allerlei intelligente functies mogelijk worden, zoals automatisch uitschakelen van de koplampen na het parkeren en temperatuurregeling die zich aanpast aan de weersomstandigheden. Deze apparaten nemen die kleine 5 volt digitale signalen en versterken ze tot tussen 12 en 48 volt, zodat ze diverse componenten in het voertuig van stroom kunnen voorzien. De auto-industrie heeft ook echt baat gehad bij deze technologie. Fabrikanten melden een gewichtsreductie van ongeveer 12 tot 18 procent in de kabelbomen, met name in hybride en elektrische auto's. Daarnaast is er nog een voordeel dat weinig wordt genoemd maar zeer belangrijk is - deze moderne relais helpen elektrische belastingen voorspelbaarder te verdelen over verschillende systemen binnen de auto, waardoor overbelasting wordt voorkomen en alles soepel samenwerkt.
Een analyse van de voertuigenvloot uit 2023 toonde aan dat 61% van de oververhittingsincidenten bij sedans werd veroorzaakt door defecte relais van de koelventilator. Kontakten die vastzaten in de open positie verhinderden de activering van de ventilator bij de 90°C drempelwaarde, waardoor de koelvloeistoftemperatuur binnen vier minuten met 8–12°C overschoot. Deze aanhoudende thermische belasting zorgde voor een stijging van de cilinderkopdichtingenfalen met 300% vergeleken met correct gekoelde motoren.
Autorelays komen in verschillende uitvoeringen, afhankelijk van hun toepassing. Het SPST-type (Single-Pole Single-Throw) biedt eenvoudige aan/uit-besturing en wordt vaak gebruikt voor het schakelen van bijvoorbeeld koplampen en brandstofpompen in de meeste voertuigen. Vervolgens is er het SPDT-model (Single-Pole Double-Throw), dat beschikt over een extra aansluiting gemerk 87a. Hiermee kan het tussen twee verschillende stroomkringen schakelen, waardoor het ideaal is voor het wisselen tussen dimlicht en grootlicht tijdens nacht rijden. Voor systemen waarbij meerdere acties tegelijkertijd moeten plaatsvinden, zijn dubbele schakelrelays uitstekend geschikt, omdat zij twee stroomkringen tegelijk kunnen activeren. Tot slot voegen tijdsvertragingsrelays geprogrammeerde pauzes toe aan bepaalde functies. Hierdoor worden handige functies mogelijk, zoals geleidelijk uitvagen van verlichting na het verlaten van de auto of het wisselen van de ruitenwissers in een onderbroken modus tijdens lichte regenval, in plaats van constant bewegen.
Elektromechanische relais werken met daadwerkelijke bewegende onderdelen en metalen contacten. Ze zijn ook vrij betaalbaar, meestal tussen de vijf en vijftien dollar kostend, maar ze zijn niet voor altijd bruikbaar, aangezien de meeste slechts ongeveer vijftigduizend tot honderdduizend schakelcycli kunnen verdragen voordat ze slijten. Solid-state relais hanteren dit op een andere manier door gebruik te maken van halfgeleiders in plaats van mechanische componenten. Deze bieden veel snellere reactietijden van minder dan één milliseconde, gaan aanzienlijk langer mee dan hun elektromechanische tegenhangers (meestal meer dan een half miljoen schakelcycli), en functioneren volledig geruisloos zonder enig klikkend geluid. Het nadeel? Ze zijn drie tot vijf keer duurder in aanschaf en vereisen vaak extra koeloplossingen wanneer ze zware elektrische belastingen moeten verwerken. Hoewel traditionele elektromechanische modellen nog steeds dominant zijn in veel ontwerpen van fabrikanten (OEM), zien we dat solid-state alternatieven snel terrein winnen, met name in toonaangevende toepassingen zoals batterijbeheer in elektrische voertuigen, waar betrouwbaarheid en geruisloze werking van groot belang zijn.
Gestandaardiseerde aansluitnummering zorgt voor consistente installatie:
Correcte bedrading is essentieel voor veiligheid en werking. Bijvoorbeeld: het aansluiten van aansluiting 30 rechtstreeks op een met zekering beveiligde acculijn zorgt voor stabiele stroomtoevoer, terwijl aansluiting 85 meestal verbonden is met een schakelaar die geaard is via het dashboard. Verkeerde aansluitingen kunnen leiden tot kortsluiting, gesmolten onderdelen of relaisstoringen.
Hoe gebruiken autorelais elektromagneten?
Autorelais gebruiken elektromagneten om elektrische circuits te besturen, waardoor kleine stroomsignalen veilig grotere elektrische componenten kunnen bedienen via een magnetisch veld dat wordt gecreëerd door de koperen spoel van het relais.
Wat zijn de belangrijkste onderdelen van een autorelais?
De belangrijkste componenten zijn de spoel, anker, contacten en klemmen, elk van groot belang voor betrouwbare elektrische schakeling binnen de voertuigsystemen.
Waarom zijn autorelays cruciaal in moderne voertuigen?
Autorelays maken het mogelijk om stroomintensieve voertuigsystemen te besturen met behulp van weinig stroom, bieden zij circuitisolatie, beschermen zij schakelaars en bedrading, en integreren zij zich met vermogensverdeling en computerbeheerde automatisering voor een efficiënt en veilig voertuigbedrijf.
EN