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Vermeiden von Einschaltstromstößen beim Schalten von Transformatoren , durch Schalten mit dem TSR Oder was passiert im

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Vermeiden von Einschaltstromstößen beim Schalten von Transformatoren , durch Schalten mit dem TSR Oder was passiert im Trafo beim Einschalten. Kunden Berater : Dipl. Ing.(FH), Michael Konstanzer für TSR www.emeko.de , Info@emeko.de

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Vermeiden von Einschaltstromstößen beim Schalten von Transformatoren,durch Schalten mit dem TSROder was passiert im Trafo beim Einschalten....

Kunden

Berater: Dipl. Ing.(FH),Michael Konstanzer

für TSRwww.emeko.de, Info@emeko.de

Hersteller: www.fsm-elektronik.deder TSR(Trafo-Schalt-Relais.)

Last update: 13.03.2005

1

ein unm gliches paar
Ein unmögliches Paar?

1kVA, 230V Ring-Kerntrafo und LS 4A C. 240A Trafo- Einschaltstrom, 24A flinker LS-Auslösestrom

Emeko Ing. Büro

ursache des trafo einschaltstroms
Ursache des Trafo-Einschaltstroms
  • Im Fall der Eisen-sättigung, --welche fast immer entsteht beim Trafo Einschalten --, ist der Kupferwiderstand der Primärwicklung, zusammen mit dem Netz-Innenwiderstand, dereinzige strombegrenzende Widerstand im Stromkreis.
  • ( Die Netzimpedanz ist ungefähr 0,3 Ohm bei 230V für 16-32 Ampere Netze.)
  • Während dem Einschaltstromstoß scheint das Eisen im Trafo wie nicht vorhanden zu sein, weil seine Magnetisierung in diesem Fall der Sättigung nicht mehr durch die Netzspannung geändert werden kann.

Emeko Ing. Büro

ohne tsr macht man kompro misse beim kupfer im trafo
Ohne TSR: Macht man Kompro-misse, beim Kupfer im Trafo:
  • Ein höherer Kupferwiderstand der Primärwicklung reduziert den Einschaltstromstoß. ( z.B. Primärwicklung außen und dünnerer Draht.) Aber das bringt mehr Verluste und damit höhere Verbrauchskosten und erfordert nicht selten zusätzliche Maßnahmen wie Kühlung mit Ventilatoren.
  • Siehe Bild 6.

Emeko Ing. Büro

ohne tsr macht man kompro misse beim eisen im trafo
Ohne TSR: Macht man Kompro-misse, beim Eisen im Trafo:
  • Konstruktive Maßnahmen reduzieren ebenfalls den Einschaltstromstoß.Ein Luftspalt im Eisen senkt die Remanenz. Eine niedere Betriebsinduktion im Trafoeisen ergibt mehr Magnetisierungsreserve bis zur Sättigung. Das ergibt aber ein dickeres Blech-paket und ergibt wiederum mehr, längere und hochohmigere Wicklungen was siehe oben zusätzlich den Einschaltstrom reduziert.Ein Luftspalt ergibt aber auch mehr Streufeld und eine schlechtere Kopplung zwischen primär und sekundär. Alles das macht einen Trafo schwerer, weicher und bringt mehr Verluste im Trafo und bringt also Nachteile für den Endverbraucher.

Emeko Ing. Büro

verhalten eines standard steuertrafos mit 1kva leistung
Verhalten eines Standard Steuertrafos mit 1kVA Leistung.

Die Oberfläche ist schon

im Leerlaufzustand heißer

als 60 grd C.

Die Trafokonstruktion führt zu hohen Verlusten, (KlasseH-T40), das heißt 150 Grad C darf das Kupfer heiß werden.Das führt zu einem Trafo mit kleinem Einschaltstromstoß. (ca. 15 mal Inenn.) ---Der Leerlauf-strom ist hier größer als 4 A eff., wegen den hohen Eisenverlusten, was wiederum zu Wärmeverlusten führt.

Emeko Ing. Büro

verbrannter steuertrafo
Verbrannter Steuertrafo

So ein Risiko existiert wirklich.

Hohe Einschalt-stromstöße verlangen Sicherungen mit höherem Wert als der Trafo-Nennstrom und mit träger Auslösung. Dies birgt ein Brandrisiko bei Überspannung auf der Netzseite und bei hoher Umgebungs-temperatur.Besser: Vermeiden des Einschaltstromes, Absichern auf den Nennstrom-wert oder auch darunter mit flink auslösenden Sicherungen. Absenken der Verluste im Trafo und damit Einsatz von Energiespartrafos.

Emeko Ing. Büro

hystereskurve in eisenkern
Hystereskurve in Eisenkern.

Im Dauerbetrieb:

Eine Netzspannungshalbwelle transportiertdie Magnetisierung von einem Wendepunkt zum anderen Wendepunkt der Hysteresekurve!!!

Durch die Induktionsänderung, das ist die Änderung der Flußdichte B, wird dabei in der Sekundärspule die Sekundär-spannung induziert.

Die Primär- und die Sekundär-wicklung sind miteinander nur magnetisch gekoppelt.

Emeko Ing. Büro

hysteresekurve im dauerbetrieb
Hysteresekurve im Dauerbetrieb

Die Magnetisierung läuft auf einer Hysteresekurve im Takt der Spannungshalbwellen hin und her. Auf welcher Hysteresekurve sie läuft hängt von der Höhe der Netzspannung und der Dauer einer Halbwelle ab. Bei 60Hz und 230V läuft die Magnetisierung auf einer kleineren Kurve als bei 50Hz. Am Ende der pos. Halbwelle steht die Magnetisie-rung rechts oben im Wendepunkt, wenn dort ausgeschaltet wird läuft sie auf den max. pos. Rem.Punkt.

Emeko Ing. Büro

hystereskurve in eisenkern und wirkungsweise des tsr
Hystereskurve in Eisenkern und Wirkungsweise des TSR

Hystereskurve in Eisenkern und Wirkungsweise des TSR.

Die Position der Remanenz-punkte, das ist die stabile Lage der Magnetisierung B, die sich nach dem zufälligen ausschalten einstellt, ist unbekannt. Sie kann pos. oder neg sein. Mit den unipolaren vormagnetisier-impulsenvom TSR, wird die Magnetisierungim Eisenkern, schrittweise zu dem max. Wendepunkt der Hysteresekurve hin transportiert und dann wird gegenphasig voll eingeschaltet. Siehe Bild 15.

Emeko Ing. Büro

messkurve des tsr einschaltvorgangs
Messkurve des TSR Einschaltvorgangs.

Die unipolarenVormagneti-sier- Spannungs-pulse transportieren die Magne-tisierung zu dem Wende-punkt rechts oben auf der Hysteresekurve. Siehe Bild: 10.Anschliessend schaltet das TSR voll ein in die entgegen-gesetzte Richtung der Magnetisierung. Deshalb wird die Hysteresekurve nicht verlassen und es entsteht kein Einschaltstrom.

Emeko Ing. Büro

blockschaltbild und anschlu plan des tsr l
Blockschaltbild und Anschluß Plan des TSR-L.

Die Micro-Kontroller Steuerung im TSRL erlaubt es auf einfache Weise, das TSRL in vielen Varianten zu bauen.

Standardmäßig sind TSRL lieferbar für:

90-500V, 16-32A.

Über 20 Optionen gestatten die Anpassung an viele Gegebenheiten.

Short circuit proof

Emeko Ing. Büro

es gibt verschiedene arten von einschalt strombegrenzern
Es gibt verschiedene Arten von Einschalt-strombegrenzern.
  • solche mit Vorwiderständen die nach kurzer Zeit überbrückt werden.
  • Solche mit NTC´s die ungebrückt bleiben oder nach kurzer Zeit gebrückt werden.
  • Solche die aus Halbleiterrelais oder Dimmern bestehen.
  • Kombinationen aus dem beschriebenen.
  • Solche die den Einschaltstrom unter allen Umständen vermeiden und nicht nur begrenzen. Sie heißen TSR.

E

Emeko Ing. Büro

neuartiger typ eines steuertransformators
Neuartiger Typ eines Steuertransformators.

Ein1kVA,400V

Ringkern-

Trafo ist mit nur B2 A Automaten

abgesichert auf der Primärseite.

Das geht nur wenn der Einschaltstrom unterbleibt.

Emeko Ing. Büro

vielen dank f r ihre aufmerksamkeit

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

Gerne geben wir Ihnen in Zukunft weitere Informationen über die Technik wie man Einschaltstromstöße von Trafos vermeidet.

Einige Applikationsschaltungen finden sie auf der Homepage.

Info@emeko.de

www.emeko.de24