Schalten eines 500VA-Ringkerntransformators

[EBC41]

Wenn bei dir Strom fließen kann ohne Spannung, bei mir geht das eher nicht.

Der Vorgang ist komplexer, als man auf den ersten Blick meint.

Es liegt an der Gleichstromvormagnetisierung, die den Kern in Richtung Sättigung treibt. Angenommen man schaltet den Trafo beim positiven Nulldurchgang der Spannung ein, dann folgt zuerst eine komplette positive Halbwelle, die eine Gleichstromvormagnetisierung darstellt. Der Kern wird dadurch ein gutes Stück weit Richtung Sättigung getrieben, die sich erst nach etlichen Sinusperioden wieder abbaut. Als Folge dessen wird der induktive Widerstand während dieser Zeit kleiner und der Strom höher, bis sich langsam der eingeschwungene Zustand ergibt.

Ich hatte das vor etwa 40 Jahren so gelernt.

Aber letztens das Gerücht gelesen, dass dies ein Irrtum war? Muss ich erst mal genauer recherchieren.

 

[EBC41]

Habe was gefunden zum Thema: (Wikipedia):

• Eine elektronische Schaltung bestimmt die Nulldurchgänge der Primärspannung und schaltet nach einem Viertel der Periodendauer später ein, wenn die Spannung maximal ist. Sie bewirkt das Gegenteil von dem, was ein Nulldurchgangsschalter tut und heißt Scheitelspannungs-Schalter. Dieser eignet sich jedoch nur für Transformatoren, die einen extra Luftspalt im Kern und deshalb nur einen geringen Restmagnetismus haben.

 

[bigdie]

Der Vorgang ist komplexer, als man auf den ersten Blick meint.

Es liegt an der Gleichstromvormagnetisierung, die den Kern in Richtung Sättigung treibt

Ausgeschalten und ohne Spannung wie magnetisiert sich da etwas?

 

[EBC41]

wie gesagt, weil nachher gleich eine komplette positive Halbwelle kommt. Das dauert 10ms, also zu lange. Das ganze ist davon abhängig, zu welchem Zeitpunkt, während der Sinuslinie, der Trafo beim letzten Betrieb vom Netz ging. Also vom Restmagnetismus im Kern.

Ich habe diesen Art "Gedächtniseffekt" schon beobachtet, wenn man mit einem alten Zeigermultimeter im Bereich x1Ohm die Primärwicklung zum Beispiel eines 50VA - Trafos überprüft. Wenn man wiederholt misst, mit gleicher Polarität der Messstrippen, geht der Zeiger relativ schnell in den eingeschwungenen Zustand. Nach Umpolen der Messstrippen dauert es ein paar Zehntelsekunden mehr. Kennt diese Erfahrung keiner hier im Forum?

Analoge Multimeter, die ich meine, schicken im x1Ohm Bereich etwa 30mA über die Messstrippen, wenn man niederohmige Objekte prüft.

 

[bigdie]

Jetzt wird es esotherisch, da bin ich raus. Im 0 Durchgang der Spannung fließt bei mir kein Strom. Beim Anstig der Spannung folgd der Strom verspätet bei einer Induktivität, hoher Einschaltstrom nicht möglich. zumindest nicht so, das das einen Triac interessiert. 10-facher Nennstrom für 10ms ist für einen Triac kein Problem.

 

[EBC41]

Da ist nichts esotherisch.
Es ist schon richtig, dass genau im Nulldurchgang, noch kein Strom fließt, aber einige Millisekunden nachher kann er gewaltig ansteigen.

Das ist auch der Grund, warum man vor Trafos Sicherungen setzt mit dem vielfachen des Nennstroms.

Bei uns, der 250kVA-Trafo 100 Meter vor dem Haus hat 25A Sicherungen auf der 20kV Seite.

Obwohl der primäre Nennstrom nur bei 7,2 A liegt.


Hier nochmal der wichtigste Satz aus diesem Wikipedia-Artikel:

"Der ungünstigste Fall liegt beim Einschalten im Nulldurchgang der Spannung vor, wenn der Kern überdies durch hohen Restmagnetismus in Richtung der Einschaltpolarität vormagnetisiert ist und somit die Spannungszeitfläche der angelegten Spannung unmittelbar nach dem Einschalten eine Halbwelle lang den magnetischen Fluss in die gleiche Richtung treiben will. Dann kann der Maximalfluss sogar bis zu dreimal so groß werden wie im eingeschwungenen Zustand, wodurch der dann dafür nicht ausgelegte Eisenkern weit in die Sättigung getrieben wird. Das führt zu einem starken Stromanstieg, der nur durch den Kupferwiderstand der Primärwicklung und die Quellimpedanz begrenzt wird."

Das ist der Link dazu:


Einschalten eines Transformators – Wikipedia

Wenn Du noch so ein altes Zeigermultimeter irgendwo herumliegen hast, mach mal den Versuch im x1Ohm Bereich an der Primärwicklung eines Trafos 20...100VA.
Da sieht man, dass sogar diese 30mA im Kern eine messbare Auswirkung haben.

 

[bigdie]

Das ist auch der Grund, warum man vor Trafos Sicherungen setzt mit dem vielfachen des Nennstroms.

Das brauchst du, weil du normalerweise nie im Nulldurchgang schaltest. Wenn du im Nulldurchgang schaltest, passiert in dem trafo nichts Anderes als auch 10 oder 100 s später, er wird magnetisiert und später ummagnetisiert ummagnetisiert also auch Magnetfeld auf 0 und eine Halbwelle später Maximum. Du baust das Magnetfeld also in den gleichen ms von 0 auf 100% auf. Im Gegenteil da der Strom später steigt wie die Spannung, geht es beim 1. Mal sogar langsamer

 

[Pumukel]

Wenn du auch im Nulldurchgang den Trafo einschaltest wirkt dem Strom nur der rein Ohmsche Widerstand entgegen . Erst wenn sich das Mangnetfeld aufbaut wirkt die Selbstinduktion dem Stromanstieg entgegen . Deshalb hast du im Einschaltmoment den Hohen Strom . Die Selbstinduktivität ist auch die Ursache, das es zur Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom im ein geschwungenem Zustand kommt .

 

[bigdie]

Durch den Nulldurchgang steigt aber die Spannung genauso langsam oder schnell, wie beim ummagnetisieren. wenn also die Spannung auf Spitze ist, hast du ein Magnetfeld und auchden induktiven Widerstand.

 

[Leprechaun]

Mal abgesehen von der Diskussion, einen 500 Watt Ringkern- Trafo würde ich ganz normal zuschalten.
Ohne Gedöhns.

Leprechaun

 

[Pumukel]

Sagte ich schon ein stinknormales 16 A Relais langt da locker ! Da handel ich mir keinen Ärger mit SSR ein!

 

[EBC41]

Das brauchst du, weil du normalerweise nie im Nulldurchgang schaltest.

Nein, gerade umgekehrt. Wenn das stimmt, was in dem Wikipedia steht und was ich vor 40 Jahren gelernt habe, ist der Nulldurchgang der schlimmstmögliche Punkt.

Aber in der Praxis weiss man vorher nie, wann man draufschaltet.

 

[Pumukel]

So nehmen wir an du schaltest im Spannungsmaximum zu . Dann fließt da wegen dem vorhandenem nur rein ohmschen R des Trafos auch der maximale Strom . Dieser Strom geht aber wegen der dann fallenden Spannung und der dieser Spannung gegenläufigen Selbstinduktionsspannung zurück . Beim Zuschalten im Nullpunkt treibt die "geringe" Spannung auch nur einen geringen Strom durch den Trafo, dieser Strom steigt aber mit steigender Spannung auch an und erst der steigende Strom erhöht auch die Selbstinduktionsspannung so das der Strom bis zum Zeitpunkt der max Spannung ansteigt und somit die Dauer des Einschaltstromes sich verlängert ! Allerdings erreicht der Strom nicht den Wert , der beim Zuschalten im Spannungsmaximum vorhanden ist . Die Stromstärke sinkt auf Kosten der Dauer des Einschaltmomentes !

 

[EBC41]

Allerdings erreicht der Strom nicht den Wert , der beim Zuschalten im Spannungsmaximum vorhanden ist

Wenn man den Wiki Artikel liest, ist es doch so, dass der Strom am größten wird, wenn man im Nulldurchgang den Trafo ans Netz hängt. Aber nicht genau zum Zeitpunkt des Zuschaltens, sondern eben einige Millisekunden später erreicht der Strom diese Größe.

So nehmen wir an du schaltest im Spannungsmaximum zu . Dann fließt da wegen dem vorhandenem nur rein ohmschen R des Trafos auch der maximale Strom

Das wir uns richtig verstehen, wir reden hier im Moment von einem sekundär unbelasteten Trafo.
Dann ist genau im Augenblick des Zuschaltens der Strom immer gleich Null! Egal, ob man im Nullpunkt oder während des Spannungsmaximums zuschaltet. Das ist das Verhalten einer reinen Induktivität.

Nehmen wir einmal den Fall, man würde eine Induktivität durch einen Schalttransistor an z.B. 320 Volt Gleichspannung schalten. Im ersten Augenblick liegen dann 320 Volt über der Spule, der Strom ist aber Null und steigt dann exponentiell an. Sind wir uns da einig?

 

[KeineAhnung]

Ein Bild hilft immer. Daher hier ein unbelasteter Einphasen-Transformator, der im ungünsigsten Zeitpunkt (u1(t=0)=0) eingeschaltet wird. Zu sehen ist, wie der Magnetisierungsstrom aus der Magnetisierungskennlinie (Phi=f(i_mu)) konstruiert wird. Es ist ja, soweit ich das auf die Schnelle sehen kann, eigentlich auch schon alles erklärt worden!?

Die Stromspitze in dem Beispiel erreicht den 14-fachen Wert des Bemessungsstrom-Scheitelwerts.