Einschaltstrom

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Einschaltstrom

Neuer Beitragvon Sprigs-Glum am Mittwoch 2. April 2003, 20:59

Hallo,

ich bin noch ziemlich neu hier, hab aber schon gesehen, dass ihr ne Menge drauf habt. Folgendes Problem:

Wir bauen gerade in unserer Firma einen Prüfschrank für Schrittmotorendstufen und Heute kam die Frage auf, wie man den Einschaltstrom berechnet, oder was die Einschaltstrombegrenzer abfangen müssen. Im Prüfschrank sind 12 Trafos mit jeweils einer Leistung von 1300 W.

Als Azubi hab ich natürlich gleich meine Formelsammlungen durchgestöbert, konnte aber nichts finden, kann mir jemand von euch einen Tip geben, wäre klasse.
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Neuer Beitragvon Erfinderlein am Donnerstag 3. April 2003, 20:57

Hallo,

mit einem genauen Faktor kann Dir hier niemand dienen, da das von der Auslegung und Bauart eines Trafos abhängt und dort musst Du messen und rechnen ( schätzen geht zur Not auch)

Aber zum Verständnis und als Grundlage ist das nichts kompliziertes. Stell Dir vor was passiert wenn Du den Strom einschaltest. Deine Primärwicklung hat einen ohmschen Widerstand und im ersten Moment noch kein Magnetfeld erzeugt. Es wird also eine Stromspitze entstehen, die Du per Ohmschem Gesetz für den "Worst Case" ausrechnen kannst. Bei diesen grossen Trafos wird es also etwas schwierig mit dem messen. Am besten bei Trafo-Schneider oder wer immer die gewickelt hat nach dem Widerstand der Primärwicklung fragen. Vieleicht gibt es ja auch ein Datenblatt.
Aus obigem geht hervor, dass ein Ringkerntrafo bei gleicher Leistung höhere Einschaltströme verursacht. Nun Frage an Dich zum üben: Warum wohl ?
Zuletzt geändert von Erfinderlein am Freitag 4. April 2003, 11:52, insgesamt 1-mal geändert.
Lothar Gutjahr bestätigt:Senneca hatte recht. Wir haben nicht zu wenig Zeit, sondern vergeuden zu viel.
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Neuer Beitragvon JosefScholz am Donnerstag 3. April 2003, 21:50

Hallo Sprigs-Glum

Da hast du eine schlimme Frage gestellt, die ich nicht konkret beantworten kann.

Der Einschaltstrom ist eine Eigenschaft des Transformators die nur im Einschaltmoment für den Zeitraum von Milisekunden auftritt.
Bedingt durch den sehr geringen Innenwiderstand im Einschaltmoment kann der Strom das circa 28-fache des Primär-Nennstromes erreichen.
Dieser Einschaltstrom kann, sofern das vorgeschaltete Sicherungsorgan nicht richtig dimensioniert wurde, eine Abschaltung auslösen.

Einschaltstrom = typisch 10 x I.Nenn

Dies kann aber nur ein Richtwert sein, da die Differenz,

Nennstrom/Einschaltstrom

von der Bauart des Trafos abhängig ist.
Ringkerntransformatoren haben einen höheren Einschaltstrom als Standard-Transformatoren

Wenn du allerdings meinst, bei einem typischem Faktor von 10 müßte die Primär-Absicherung des Trafos auch 10 x I-Nenn sein, so liegst du mit Sicherheit falsch.
Denn dieser hohe Einschaltstrom besteht nur 3 bis 5 Perioden lang, die Sicherung muß also so groß gewählt sein, daß sie nicht in dieser kurzen Zeit auslöst.
Als Richtwert sehe ich hier I-Nenn x 2 oder eine Stufe höher als der Nennstrom, Eingangsseitig des Trafos.
Allerdings ist hierdurch nur ein Kurzschlußschutz, der Schutz des Trafos vor Überlast nicht gegeben, er ist meiner Meinung nach höchstens durch Einsatz eines Motorschutzschalters realisierbar.
Der Schutz des Trafos gegen Überlast kann eigentlich nur auf der Sekundärseite sinnvoll erfolgen.

Je höher die Induktion im Eisen des Transformators, je kleiner der Restluftspalt und je geringer die Kupferverluste sind, desto höher ist der Einschaltstromstoß.
Der Einschaltstrom ist der Strom, der unmittelbar nach dem Zuschalten elektrischer Verbraucher (Transformatoren, Motoren u.ä.) auftritt. Die Wirkung des Einschaltstroms wird durch Messung der höchsten Stromspitze und des zugehörigen Nennstroms bestimmt.
Daher kann eine Messung mit einem Zangenamperemeter mit Maximalwertspeicherfungktion eine Aussage geben. Allerdings möchte ich diese Aussage einschränken, denn so ein Meßgerät hat eine gewisse Trägheit, ich weiß nicht genau, ob dieser Stromspitzen-Momentwert auch wirklich erfaßt wird. Eventuell ist es sinnvoller, mit einem Speicher-Oskar zu messen.
Wenn diese Daten , wie unser guter Erfinderlein bereits vorgeschlagen hat, beim Hersteller in Erfahrung gebracht werden kann, sollte dieser Weg genommen werden.

FAZIT:
Es besteht die Möglichkeit den Transformator mit einem Motorschutzschalter primärseitig abzusichern, der kann einen höheren Einschaltstrom ab als eine Sicherung.
Auf eine Absicherung des Trafos gegen Überlast, sekundär, also ausgangsseitig kann nicht verzichtet werden.
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Neuer Beitragvon anders am Samstag 5. April 2003, 15:04

Der Einschaltstromstoß eines Tranformators allein, wird wie oben schon angedeutet, durch die Remanenz des Eisenkerns verursacht, und dauert höchstens eine Halbwelle.

Wenn beim Einschalten der Strom in die gleiche Richtung fließt, wie beim Ausschalten, geht der Kern alsbald in die Sättigung und der Strom wird, wie Erfinderlein schon schrieb, nur noch durch die ohmschen Widerstände des Stromnetzes plus der Primärwicklung begrenzt.
Nach spätestens einer Halbwelle kehrt sich die Stromrichtung um und der Spuk ist vorbei.

Für eine hinter dem Trafo angebrachte Gleichrichterschaltung mit Ladekondensatoren gilt diese Betrachtung natürlich nicht. Das Aufladen der Kondensatoren kann länger dauern.

Es gibt übrigens eine PATENTIERTE Methode den Einschaltstoß eines Trafos zu völlig zu verhindern:
Beim Einschalten wird der Trafo nicht direkt ans Netz gelegt, sondern zuerst für einige Halbwellen mit einem geringen Gleichstrom vormagnetisiert.
Dann erst wird eingeschaltet, und zwar so, daß im Einschaltmoment der Strom entgegengesetzt zum Vormagnetisierungsstrom fließt.


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Einschaltverzögert, Nullspannungsschalter

Neuer Beitragvon Kurt am Freitag 16. Mai 2003, 21:49

Hi,

Falls es jemanden intressiert :

Ich würde um die Einschaltströme zu begrennzen Nullspannungsschalter verwenden die die Tarfos im Nulldurchgang der Versorgungsspannung zuschalten. Wenn es dann immer noch rummst würde ich die Trafos "Zeitversetzt" einschalten.
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Neuer Beitragvon anders am Samstag 17. Mai 2003, 02:39

Oh weh,
Kurt hat es nicht verstanden.

Einen Trafo mit einem Nullspannungsschalter zu schalten provoziert der Worst Case.
Es gibt die Garantie, daß es in genau 50% der Fälle "rummst".
Das ist viel schlechter, als mit einem mechanischen Schalter irgendwann zu schalten.

Und was bedeutet "zeitversetzt" ? Mit einem Nullspannungsschalter nicht im Nulldurchgang zu schalten ?
Seltsam.
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Neuer Beitragvon Kurt am Samstag 17. Mai 2003, 10:00

Hi,
Wieso das denn ? Verstehe ich nicht warum das schlimmer ist.

Wenn der Nullspannungsschlater den Tarfo im Nulldurchgang der Spannung ans Netz schaltet ist doch in diesem Moment Strom und Spannung gleich 0. Erst mit der kommenden Halbwelle wird der Trafo mit Spannung "versorgt". Er wird quasi von 0 auf hochgefahren.

Wenn ich nen mechanischen Schalter nehme und im ungünstigsten Fall bei 90grad (270grad) einschalte, ist die Spannung gerade auf Ihren Scheitelwert von 230V*wurzel2 = 325V. Haue ich da eine Verbarucher ans Netz gibt es schon deutlichere Störungen als wenn ich ihn im Nulldruchgang zuschalte.

Aber erklär mir das ruhig, vielleicht irre ich mich oder ich habe zu wenig Ahnung :)

Mit Zeitversetzt meine ich einen Trafo nach ein ander ans Netz zu schalten. Villeicht alle 200ms einen Dazuschalten (oder eine Gruppe).
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Neuer Beitragvon JosefScholz am Samstag 17. Mai 2003, 18:41

Hallo Kurt

Du bist einem Gedankenfehler auf den Leim gegangen.

Es ist recht unerheblich, in welchem Moment der Sinuskurve der Strom eiongeschaltet wird, das Magnetfeld im Trafo muß aufgebaut werden. Und wärend des Aufbaus des Magnertfeldes entsteht der hohe Strom.
Hierzu hatte ich bereits ausgeführt:
Je höher die Induktion im Eisen des Transformators, je kleiner der Restluftspalt und je geringer die Kupferverluste sind, desto höher ist der Einschaltstromstoß.
Der Einschaltstrom ist der Strom, der unmittelbar nach dem Zuschalten elektrischer Verbraucher (Transformatoren, Motoren u.ä.) auftritt.
Eine praxisgerechte Absicherung des Trafos hatte ich ja bereits vorgeschlagen.
Der hohe Strom entsteht also im Trafo und nicht im Schalter, daher ist dein Vorschlag einerseits praxisfremd, anderseits könnte der von dir vorgeschlagene "Nullspannungsschalter" sicher die Kostenj des Trafos übersteigen. Wir redeten hier von Trafos der 1,3KW-Klasse, stell dir mal die hohen Ströme vor, die dieser (elektronische) Schalter abkönnen muß.
Der andere Vorschlag von Dir, die Trafos zeitversetzt zu schalten ist wesentlich vernünftiger, allerdings sehe ich auch hier kaum einen technischen Vorteil, der wirtschaftlich vertretbar ist, es sei denn, die Zuleitung und ihre mögliche Absicherung wäre für diese zwölf Trafos zu schwach.
Grundsätzlich wird jeder Trafo einzeln sekundär gegen Überlastung und Primär gegen Kurzschluß geschützt.
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Neuer Beitragvon Kurt am Samstag 17. Mai 2003, 20:38

Hi,

Ach so... klingt ja doch recht logisch.
Dann ist es doch aber auch so, daß wenn ich den Trafo im Nulldurchgang an Spannung lege zwar zu diesem Zeitpunkt kein Strom fließt, aber mit der kommenden Halbwelle(n) ist der Strom sehr viel größer und zwar solange bis sich das Magnetfeld im Kern aufgebaut hat.
Richtig ? :?:
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Neuer Beitragvon JosefScholz am Samstag 17. Mai 2003, 20:45

Ja, Kurt

Deshalb sprach ich von einem Gedankenfehler.
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