Ein Relais ist ein durch elektrischen Strom betriebener, meist elektromagnetisch wirkender Schalter. Das Relais wird über einen meist galvanisch getrennten Steuerstromkreis aktiviert und kann einen oder mehrere Laststromkreise schließen, öffnen oder umschalten. Zur Darstellung der Schaltvorgänge in Schaltungen mit mehreren Relais werden Relaisdiagramme verwendet.

Relais werden hauptsächlich verwendet um

• mit einem Steuerstromkreis mehrere Laststromkreise gleichzeitig zu beeinflussen oder
• mit niedriger Leistung in einem Steuerstromkreis galvanisch getrennt einen Stromkreis hoher Leistung zu steuern.

Funktionsweise
In einem Relais wird durch Stromfluss in der Spule des Elektromagneten ein Eisenanker angezogen. Der Eisenanker schließt oder öffnet durch seine Bewegung einen oder mehrere Kontakte, wodurch der Laststromkreis geschlossen, geöffnet oder umgeschaltet wird.

Halbleiterrelais (solid-state-Relais)
In der Elektronik und Steuerungstechnik werden Relais auch als Halbleiterrelais mit Transistoren oder Thyristoren beziehungsweise Triacs realisiert. Halbleiterrelais werden auch als "Solid State Relais (SSR)" bezeichnet.

Sie arbeiten ohne bewegte Teile und sind daher auch für hohe Schaltfrequenzen und ungünstige Umweltbedingungen (wie Umgebungen mit explosiven Gasgemischen) geeignet. Eine galvanische Trennung wird bei Halbleiterrelais durch im Bauteil integrierte Optokoppler erreicht.

Halbleiterrelais haben gegenüber mechanischen Relais höhere Verluste im Laststrompfad und müssen daher oft auf eine Wärmesenke (Kühlkörper) montiert werden.

Fernmelderelais
In den elektromechanischen Vermittlungsstellen und Telefonanlagen wurden Relais (zum Beispiel Flachrelais 48) in großem Umfang eingesetzt. Sie dienten der logischen Ablaufsteuerung beim Auf- und Abbau der Wählverbindungen. Hierzu waren den Koppelelementen Relais fest zugeordnet.

Sensorrelais
Eine andere Art der Relais sind sensorische Relais, zum Beispiel

• Bimetallrelais zum zeitverzögerten Schalten - hier wird ein mit einem Heizleiter umwickelter Bimetallstreifen zum Schalten verwendet.

• Stromgesteuerte Relais: oft als Reed-Relais (sofortiges Ansprechen) oder auch als Bimetallrelais (verzögertes Ansprechen, z.B. in Motorschutzschaltern) mit einer dicken Stromwicklung ausgef¸hrte Strom-Schwellwertschalter.

• Sog. Distanzrelais - diese errechnen mechanisch/thermisch den Abstand eines Kuzschlusses im Stromnetz. In Mittelspannungs-Schaltanlagen steuern diese Relais die Abschaltung einzelner Abschnitte des Strom-Netzes.

• Differenzrelais (2 Wicklungen) sprechen bei kleinen Strom- oder Spannungsdifferenzen zwischen den Wicklungen an. Nach dem Prinzip der Stromdifferenzauswertung arbeiten beispielsweise Fehlerstromschutzschalter.

Weitere Ausführungen
Relais gibt es in vielen Ausführungen, unter anderem:

• monostabil (zurückfallend in den Ausgangszustand): es gibt sie ungepolt (Polarität der Erregerspannung beliebig) und gepolt (geringere Anzugspannung durch Dauermagnet - diese haben eine vorgeschriebene Polarität der Erregerspannung)

• bistabil, auch als Stromstoßschalter bezeichnet (ohne Strom des Steuerkreises in beiden Lagen verbleibend): diese Relais gibt es ungepolt (sie schalten bei jedem Stromstoß in den jeweilig anderen Zustand) und gepolt (diese schalten polaritätsabhängig in den anderen Zustand)

• negierend (Öffnerkontakt) oder wechselseitig schließend (1 öffner + 1 Schließer oder 1 Umschalter)

• Signalrelais: diese haben Gold- oder Palladiumkontakte und sind speziell für kleine Ströme und Spannungen geeignet

• Leistungsrelais haben dagegen z.B. Silber-Cadmium- oder Silber-Wolfram-Kontakte und sind zum Schalten von Netzspannung geeignet

• Reed-Relais: diese haben einen in Schutzgas eingeschlossenen Kontakt, der zugleich Magnetanker ist

• Koax-Relais werden zum Schalten von Hochfrequenzsignalen verwendet und haben eine definierte Leitungsimpedanz (z.B. 50 Ohm) entlang dem Kontaktweg

• Wechselspannungs-Relais haben einen Spaltpol mit Kurzschlusswindung und können mit Wechselspannung gesteuert werden

• elektronische oder elektromechanische Zeitrelais

Kontaktmaterial
Die Wahl des optimalen Kontaktmaterials ist von großer Bedeutung für die zuverlässige Kontaktgabe, wobei der mögliche Einsatzbereich auch von der Art des Relais abhängt.

Die folgende Auflistung ist nur eine Auswahl der gängigsten Kontaktmaterialien und kann lediglich grobe Anhaltspunkte geben.

Gold (Au)

• Sehr korrosionsbestädig; wichtigster Werkstoff für zuverlässige Kontaktgabe bei niedrigen Schaltleistungen

• Anwendung aus Kostengründen als Goldauflage

• Eine porenfreie, für niedrige Lasten geeignete Goldschicht ist bei Schichtdicken von mindestens 3 pm gegeben

• Hauchvergoldung (typ. 0,2 pm) dient lediglich als Lagerschutz

• Wegen Verschweißgefahr ungünstig bei hohen Lasten.

Silber-Palladium (AgPd), typisch 30... 60 % Pd

• Für mittlere Lasten; wenn vergoldet, auch für niedrige Lasten geeignet

• Korrosionsbeständig gegen Schwefelgase

• Geringe Materialwanderung

• Häufig verwendet in der Kommunikationstechnik

Silber (Ag), reines Ag oder mit sehr geringen Zusätzen (z. B. 0,15% Ni)

• Günstig im mittleren Lastbereich

• Weniger geeignet für hohe Wochselspannungslasten und große Einschaltströme

Hartsilber (AgCu), typisch 3 % Cu

• Günstig im mittleren Lastbereich

• Weniger geeignet für hohe Wechselspannungslasten und große Einschaltströme

• Abbrandfester als Ag

Silber-Nickel (AgNi), typisch 10 % Ni

• Für mittlere und höhere Schaltleistungen

• Bessere Abbrandfestigkeit und Verschweißfestigkeit als AgCu

Silber- Cadmiumoxid (AgCd0), typisch 10 % Cd0

• Für hohe Schaltlasten, vor allem in Netzspannungsanwendungen

• Geringe Schweißneigung, gute Abbrandfestigkeit

• Wenig geeignet für niedrige Lasten

Silber-Zinnoxid (AgSnO2, typisch 10 % SnO2)

•  Für hohe Schaltlasten, vor allem in Netzspannungsanwendungen, auch bei großen Einschaltströmen

• Sehr geringe Schweißneigung, gute Abbrandfestigkeit

• Bei ohmschen Lasten geringere Lebensdauer als AgCd0

• Wenig geeignet für niedrige Lasten