Einschaltstrombegrenzung für Trenntrafo

[Dominik009]

Hallo,
ich möchte gerne für mein Trenntrafo eine Einschaltstrombegrenzung bauen, da es fast jedes mal beim Einschalten die Sicherung raushaut.

Ich habe mir das so gedacht:
22865

17W Widerstand mit 22Ohm + Relais. Leider knallt immernoch die Sicherung raus, manchmal sofort, manchmal nach 2x an/aus schalten.
Woran liegt das? Soll ich den Widerstand vergrößern oder verkleinern?

Gruß Dominik

[Hubert.G]

Besser wäre es das Relaisspule auf die Sekundärseite des Trafo zu legen, mit Einweggleichrichter und Elko. Damit hast du dann genügend Verzögerung.

[Dominik009]

Das Problem ist aber, dass es ein Regeltrenftrafo ist. Da kann es sein das mal 4V und mal 250V anliegen.
Ist die Schaltung den so zugebruchen oder ists totaler Murks?

Gruß
Dominik

[Hubert.G]

Sie ist ganz einfach zu schnell. Du müsstest das Relais verzögern.

[Besserwessi]

Der Widerstand könnte eher etwas kleiner sein. Wenn am Ausgang des Trafos keine Last hängt sollte der Widerstand aber schon passen. Ein Problem könnte sein, dass das Relais zu schnell einschaltet. De Trafo braucht ggf. schon ein paar Perioden um ein Symmetrisches Magnetfeld zu erreichen - das Relais könnte dafür etwas zu schnell sein. Mit einem DC Relais wäre die Verzögerung relativ einfach passiv mit Elkos zu machen - mit AC Relais wie hier gezeichnet ist es schon schwieriger, mit etwas Glück reicht ein Vorwiderstand für das Relais um es langsamer zu machen.

[Dominik009]

Wie verlangsame ich das Relais den? Mit einem Vorwiederstand sollte das doch gehen, oder? Wie groß sollte der ausfallen und muss es auch einer mit 17W sein, oder reicht ein kleinerer?


Gruß Dominik

[PICture]

Hallo!

@ Dominik009

Am einfachsten, ohne Relais, wäre ein NTC als den Widerstand zu verwenden, so wie in meisten Schaltnetzteilen. ;)

[Dominik009]

Hi!

Wie funktioneirt das genau und welchen Wert bräuchte ich da? Wird der NTC durch den Stromfluss wärmer und leitet besser, bis er seine Wiederstand verliert? Was passiert, wenn ich im Betrieb den Trentrafo an und aus schalte? Dann müsste doch wieder die sicherung rausfliegen, oder?

Das problem ist auch das ich keine NTCs da habe und die extra auf reichelt bestellen müsste.

lg
Dominik

[PICture]

Wie funktioneirt das genau und welchen Wert bräuchte ich da? Wird der NTC durch den Stromfluss wärmer und leitet besser, bis er seine Wiederstand verliert?

Ja, der Widerstand von einem NTC sinkt mit der Temperatur (hier Selbsterwärmurg). Er verliert sein Widerstand nicht ganz, sondern nur deutlich verkleinert. Wenn kleiner Widerstand nicht zulässig ist, scheidet die Lösung aus.


Was passiert, wenn ich im Betrieb den Trentrafo an und aus schalte? Dann müsste doch wieder die sicherung rausfliegen, oder?

Damit die Sicherung nicht rausfliegt, muss du, falls möglich, vorm Wiedereinschalten abwarten, bis der NTC wieder genug kalt wird.

[Dominik009]

Ah ok, dann habe ich mir das ja richtig gedacht.
Ein kleiner Widerstand sollte ja eigentlich egal sein. Wie langhe braucht der NTC um abzukühlen und welche größe (also wie viel ohm) würdest du mir empfehlen?

Kann ich es vorerst auch mit einem Widerstand vor dem Relais machen, wenn ja wie groß sollte der sein und wie viel Leistung muss er ca. abkönnen?

lg
Dominik

[PICture]

Das alles hängt von Art und Leistung deiner Last ab und du musst es selber ermitteln.

[Dominik009]

Und wie mache ich das am besten? Ausprobieren? Oder gibt es eine Formel? Der Trafo hat folgende Daten:
0-250V AC und 0-3A

[Besserwessi]

In wie weit des mit einem Widerstand vor dem Relais reicht, müsste man probieren. Der passende Wert hängt auch vom Relais ab. Der Widerstand darf von der Leistung jedenfalls schon mal deutlich kleiner sein - so 1 W, ggf. sogar 0,5 W sollten schon reichen, hängt aber vom Relais ab. So grob von der Größenordnung wird das Relais etwa 2 VA brauchen, also rund 10 mA - im nicht angezogenen Fall ggf. auch mal etwas mehr. Um die Spannung für das Relais dann so weit zu reduzieren, das es deutlich langsamer wird, sollten am Widerstand vielleicht 50 V verloren gehen - das wären dann 5 K Ohm. Damit hätte man schon mal etwa die Größenordnung zu probieren. Eine wirklich saubere Lösung ist der Widerstand vor dem Relais aber nicht - das müsste dann auch schon ein NTC sein, nur halt für weniger Strom.

Eine elektronische Lösung wäre ein Kondensatornetzteil für das Relais, damit einen Elko laden und erst ab einer gewissen Spannung im Elko das Relais per Transistor auch wirklich einschalten. Das Relais sollte dann aber wohl besser eines für DC (z.B. 24 V) sein.

[PICture]

@ Dominik009

Fliegt die Sicherung auch beim unbelastetem Trenntrafo raus ? Wenn nicht, es ist sicher lastabhängig.

[Dominik009]

Hallo! Vielen Dank für eure Unterstützung!

Ja die Sicherung fliegt auch raus wen der Trafo unter Last angeschaltet wird.
vielleicht wäre eine Ntc wirklich die beste Lösung, aber leider habe ich wie gesagt momentan keinen hier. In meiner nächsten reichelt. Bestellung werde ich aber einen mitbesellen.

Das mit dem Widerstand Werde ich aber heute noch ausprobieren.

mir ist auch noch aufgefallen, dass es im Relais Funken gibt (beim anziehen) das passiert meistens Beziehungsweise immer wenn auch die Sicherung raus fliegt. Was kann man dagegen tun? Eine Freilaufdiode ist ja bei AC schlecht machbar.

Viele liebe Grüße und danke für eure Hilfe
Dominik

[PICture]

Wenn die Sicherung (FI ?) auch ohne Last am Trenntrafo rausfliegt, es könnte die Isolation der Wiklungen defekt sein.

[Dominik009]

Hallo,
also der FI fliegt nicht raus. Nur die Sicherung. Falls die Isolation defekt ist, was kann ich da tun, oder bleibt nur wegschmeißen.


Gibte es etwas ähnliches wie eine Freilafdiode auch für Wechselspannung?

lg
Dominik

[PICture]

Wenn der FI nicht anspricht, dann ist die Isolation i.O. nur der von momentaner Netzspannung abhängiger Einschaltstrom zu groß. Die einzige sichere Lösung wäre dann Einschalten beim Nulldurchdang der Netzspannung, was leider komplizierter ist.


Gibte es etwas ähnliches wie eine Freilafdiode auch für Wechselspannung?

Sowas kenne ich bisher nicht.

Übrigens, am einfachsten wäre größere Sicherung, falls auf der Phase schon eine ziemlich große Last "hängt". ;)

[Dominik009]

Naja, die Sicherung tauschen dürfte schwierig werden, aber bis auf ein paar Lampen dürfe da ncihts dranhängen.
Ich werde es mal mit nem Widerstand probieren und melde mich dann wieder.

[PICture]

Hast du schon mit unterschiedlichen Steckdosen probiert und besteht da ein Unterschied, da ohne Schaltplan weiss man nicht wie bestimmte Phasen verbunden sind ?

[021aet04]

Wenn die Sicherung rausfliegt (welchen Wert hat die Sicherung?) vermute ich das es mit dem Einschaltstrom zutun hat, da es nicht immer passiert. In der Firma passiert das auch manchmal bei unserem Stelltrafo (3phasig). Beim Einschalten fahre ich in die Grundstellung (ist elektrisch angetrieben) und schalte ein. Anschließend fahre ich auf die gewünschte Position/Spannung. Somit hat man die Last "weggeschalten". Es gibt Sanftanlaufrelais, die aber etwas teurer sind (z.b. http://www.emeko.de/index.php?id=29&L=0). Ansonsten kannst du einen NTC verwenden den du nach einer kurzen Zeit mit einem Relais überbrücken kannst (es gibt ganz kleine Zeitrelais http://www.reichelt.de/Zeitrelais-module/FIN-80-11/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=74903;GROUPID= 3297;artnr=FIN+80.11;SID=11T8Dqln8AAAIAADUN8RUd5d3 edcadebf1b1e99f37e2f4655fb37). Eine Zeit von z.B. 1-2 Sekunden reicht aus, dann sollte die Sicherung nicht raus fliegen und der NTC bleibt im Betrieb kalt (da er kurzgeschlossen ist).

Der Einschaltstrom ist viel höher als der Betriebsstrom (kann mehr als das 10fache des Nennstromes betragen betragen). Deswegen gibt es auch "spezielle" Sicherungsautomaten mit der Bezeichnung "D". Die sind für Lasten ausgelegt die einen hohen Anlaufstrom besitzen (Trafos, Motoren,...). Die lösen nicht so schnell aus.

PS: Der Trafo könnte auch defekt sein und der FI nicht auslösen. Der FI löst nur bei einem Erdstrom (Strom über PE) aus. Wenn die Wicklung mit dem Eisenkern oder einem anderen Gehäuseteil verbunden ist würde u.A. der FI auslösen (der Sicherungsautomat aber ebenfalls durch den Erdschlussstrom). Wenn der Defekt der Wicklung allerdings im Wicklungspaket ist (Wicklungsschluss) wird nur der Trafo überlastet und es würde höchstens der Sicherungsautomat auslösen. Dann würden aber auch die Spannungen nicht passen. bzw einen zu großen Betriebstrom ergeben.

MfG Hannes

[PICture]

Den max. Eischaltstrom kann man aus der Formel: Im = Um / Rw abschätzen, wobei für Netzspannung 230 V Um = 325 V und Rw ohmscher Widerstand der eingeschalteter Wicklung ist.

Möglicherweise hilft ein Schmelzsicherung anstatt Automaten, weil er träger ist.

[Besserwessi]

Bei großen Trafos, vor allem als Ringkern ist der Einschaltstrom wegen Sättigung des Kernes ggf. das Problem. Das ist praktisch unabhängig von der Last am Trafo. Wie groß der Strompuls ist, hängt dabei vom genauen Einschaltzeitpunkt ab, darum geht es manchmal, und manchmal auch nicht.

Ein Wicklungsdefekt führt vor allem zu einem erhöhten Strom im Leerlauf.

Ein Paar Funken an den Relaiskontakten sind normal, aber hier wird offensichtlich zu schnell eingeschaltet und damit fließt dann ggf. schon so viel Strom, dass die Funken so heftig sind. Wenn man später einschaltet ist der Strom und damit auch die Spannung am Widerstand deutlich kleiner, vor allem wenn keine Last am Trafo hängt.

[PICture]

@ Dominik009

So wie der Besserwessi schrieb, glaube ich auch nicht, dass dein Problem mit einem Widerstand bzw. NTC per Relais gelöst werden könnte, da der Trenntrafo per Relais immer "neu" eingeschaltet wird, egal was vorher war, weil er kein "Gedächtnis" hat. ;)

[Besserwessi]

Das langsame anfahren mit dem Widerstand hilft schon: das Magnetfeld im Trafo ist dann vor dem Zuschalten des Relais beim fast richtigen Wert, und hat nicht einen eher zufälligen Wert von der Remanenz. Damit das so funktioniert braucht es aber etwas Zeit (so ab 2 Perioden oder 40 ms). Eine kurze Verzögerung wie man sie nur durch die Reaktionszeit des Relais bekommt hilft wenig, denn in den ersten paar ms steigt der Strom so oder so langsam an, und der Widerstand hat da noch fast keine Wirkung.

Über die Remanenz hat der Trafo schon so eine Art Gedächtnis.

[Dominik009]

Naja, das ist alles blöd. Eine richtig gute Lösung gibte es da anscheinend nicht. Ich lasse den Trafo jetzt einfach auf 0V runtergeregelt Tag und Nacht laufen. Da dürfte ja normal nichts passieren, oder?

Gruß Dominik

[021aet04]

Du hast aber ständig einen Stromverbrauch. Passieren dürfte normalerweise nichts. Die Sekundärseite könntest du eventuell abschaltbar machen (mit Schütz). Es gibt schon etwas, das dafür passen würde. Das habe ich schon oben gepostet. Einen Sanftanlauf, der beim Anlaufen wie ein Dimmer wirkt und den Trafo leicht magnetisiert und in einer gewissen Zeitspanne (einstellbar) auf die volle Versorgungsspannung hochregelt und anschließend fix die Versorgung dazuschaltet.

MfG Hannes

[Dominik009]

Der Trafo müsste aber doch eigentlich kaum Strom verbrauchen, da er ja nicht belastet wird. Da ich ihn auf 0V drehe und auch keine Leitungen an der Sekundärseite angeschlossen sind, besteht da ja eigentlich auch "keine" Gefahr.

So ein Sanftanlauf ist ja leider relativ teuer. Selberbauen kann man sowas nicht?

lg
Dominik

[PICture]

Fast alles kann man selber bauen ! :)

Am einfachsten wäre einen seriel mit dem Trafo geschalteten Widerstand ermitteln, bei dem die Sicherung noch nicht raus flegt und danach, wegen Leistung, ihn durch entsprechende Anzahl von paralell geschalteten geegneten NTC's ersetzen. ;)

[Besserwessi]

Die gezeigte Schaltung ist schon der erste Schritt in Richtung Anlaufstrombegrenzung. Es fehlt eigentlich nur eine Verzögerung (z.B. 40-100 ms) für das Relais. Die Verzögerung lässt sich ggf. auch selber bauen, nur nicht so einfach mit einem AC-Relais. Je nach Ausführung ließe sich auch ein AC Relais mit Gleichstrom betreiben - wenn es denn nicht hängen bleibt und man die Verluste der Spule beachtet.

Das Schalten im Nulldurchgang ist für einen Trafo nur eine "halbe" Lösung. Damit hat man dann eine rund 50% Chance das die Sicherung drin bleibt. Wenn die Halbwelle zur Remanenz im Kern passt, geht es in der Regel gut (außer der Trafo ist sehr ungünstig). Bei der anderen Halbwelle wird aber genau im ungünstigsten Zeitpunkt eingeschaltet und die Sicherung fliegt - ggf. wird dabei dann auch noch das SSR durch den Strompuls beschädigt. Kritisch wird es vor allem wenn das Ausschalten über das SSR auch etwa zum Nulldurchgang der Spannung geschieht (z.B. wegen ohmscher Last am Trafo): dann ist nämlich auch noch die Remanenz maximal.

[PICture]

Das mit der Remanenz in deinem Beitrag verstehe ich nicht und bitte um Erklärung. Ich basiere eben auf: http://de.wikipedia.org/wiki/Remanenz .

[Hubert.G]

Das hier wäre das richtige: http://www.tauscher.com/assets/pdf/TSR.PDF

[Manf]

Wenn man sich die Sinuskurve der Wechselspannung ansieht die den Trafo versorgt dann Sieht man lauter Spannungs-Zeit-Flächen oben und unten von der Nulllinie. Diese entsprechen der Flussänderung im Trafo. Der Fluss geht dabei zwischen den Sättigungswerten hin und her, sonst wäre der Trafo ja überdimensioniert.

Ideal wäre es wenn der Trafo keinen Fluss hat und eine halbe Spannungs-Zeit-Fläche in der einen Richtung bekommt, dann geht er in die Sättigung auf der einen Seite und die entgegengesetzte ganze Fläche bringt ihn an die andere Grenze.

Nicht so ideal ist es wenn er unmagnetisiert da steht und die ganze Fläche in einer Richtung bekommt. Dann geht er mit der Hälfte an die Sättigung und mit der zweite Hälfte darüber hinaus. So abrupt ist die Sättigung nicht aber im Extremfall ist es genau das was die Sicherung ansprechen lässt. Der Fluss kann nicht erhöht werden und der Strom wird nur noch von dem Wicklungswiderstand begrenzt.

Eine weitere Abweichung vom idealen Zustand ist die Remanenz die er hat wenn er im gesättigten Zustand abgeschaltet wurde. Dann kann er je nach Einschaltphase auch leicht auf die Seite geschickt werden auf der er schon ist und die Sättigungsgrenze überschreiten.

[PICture]

Danke Manf für die ausführliche und verständliche Erklärung ! :)

Normaleweise dürfte aber ein im Nulldurchgang der AC Spannung (um ca. 90 ° in der Phase gegen Strom verschoben) eingeschalteter Trafo und später auch nicht in Sättigung gehen, wenn er nicht durch Last überlastet wird, oder ? :confused:

[Klebwax]

Kritisch wird es vor allem wenn das Ausschalten über das SSR auch etwa zum Nulldurchgang der Spannung geschieht

Das wird nicht passieren, ein Tyristor/Triac schaltet immer im Stromnull. Das war aber schon die gute Nachricht. Die schlechte ist, daß durch die Hysterese der Magnetisierung, das Magnetfeld auch bei Stromnull nicht Null ist.

Die Remanenz könnte man nur vermeiden, wenn man beim Ausschalten den Strom langsam bis auf Null verringert. Wenn man dann bei Spannungsnull einschaltet, ist das Problem gelöst. Der Aufwand, den Strom langsam herunterzufahren, ist aber möglicherweise größer, als ihn beim Einschalten zu bremsen.


Eine elektronische Lösung wäre ein Kondensatornetzteil für das Relais, damit einen Elko laden und erst ab einer gewissen Spannung im Elko das Relais per Transistor auch wirklich einschalten. Das Relais sollte dann aber wohl besser eines für DC (z.B. 24 V) sein.

Das ist sicher die vernünftigste Lösung.

Ihn dauernd an zu lassen, ist für mich keine Lösung. Nach einem Stromausfall fliegt dann die Sicherung, wenn die Spannung wieder kommt. Und das dann, wenn man nicht zu Hause ist, oder nur jemand da ist, der sich nicht auskennt.

MfG Klebwax

[Besserwessi]

Das Einschalten in Nulldurchgang der Spannung bewirkt, das man mit einer vollen Halbwelle beginnt, also einer recht großen Spannungs-Zeitfläche - dem entspricht je nach Auslegung des Trafos eine Änderung der Flussdichte um etwa 2,4 - 3 T. Das ist für einen entmagnetisierten Kern schon zu viel. Richtig gut geht das einschalten nur, wenn der Zeitpunkt zum einschalten zur Restmagnetisierung im Kern passt. Für einen entmagnetisierten Kern wäre das gerade beim Maximalwert der Spannung.

Die Phasenverschiebung von fast 90 Grad zwischen Spannung Strom hat man ohne Last. Mit einer nennenswerten Ohmschen Last sind auch auf der Primärseite Strom und Spannung annähernd in Phase.

[PICture]

Hallo!

Zum Abschluss der Diskussion möchte ich noch ein Artikel empfehlen: http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/5/5d/Verlustarme_trafos.pdf . ;)

[Dominik009]

Hi,

scheint ein sehr interesanter Artikel zu sein. Ich werde ihn mir mal ausdrucken und durchlsen. Vielen dank nochmal an alle die mir Tipps gegeben haben. Ich werde nochmal in Ruhe überlegen, warscheinlich aber einfach ein neues dickeres Kabel zu meinem Arbeitsplatz legen lassen und dort einen eigenen Sicherungskasten anbringen lassen (sowas lasse ich doch lieber den Fachmann machen).

Viele liebe Grüße
Dominik

[PICture]

Das ist die technisch einfachste Lösung, weil sogar ich hätte sicher damit Probleme, da bisher keine Erfahrung. Ich habe eben bisher in einem Raum gearbeitet, wo alle Steckdosen an einen 1 kW Trenntrafo angeschlossen waren. ;)

[atmega-test]

Hallo,
funktionierende Schnell Lösung:
Wenn vorhanden nehme irgendein Kleintrafo für 230 V Ausgang 12 V oder irgendeine andere Spannung etwa 1 A Ausgangsstrom.
Schalte diesen Kleintrafo primärseitig ( also 230 V) als Vorwiderstand für deinen Regeltrenntrafo.
Die Ausgangsspannung des Kleintrafos wird nicht genutzt.
Nehme einen zweiten kleinen Kleintrafo an dem Ausgang ca. 12 V Wechselstrom wird ein einfaches Netzteil also eine Diode und ein Elko
ca. 220 uF gebaut. Mit diesem kleinen Netzteil wird ein Relais 12 V 3-5 A Kontaktbelastbarkeit direkt versorgt.
Die Relaiskontakte überbrücken die beiden primären Anschlüsse deines ersten Kleintrafos jetzt liegen die 230 V direkt
am Regeltrenntrafo
Dieser zweite Kleintrafo wird primärseitig direkt an die 230 V Leitung, die auch den Regeltrenntrafo und den Pseudo Vorwiderstand versorgt.
Elektrotechnisch passiert folgendes :
das Problem ist der hohe Anlaufstrom in deinem Regeltrenntafo für eine Zeit von ca. 20 ms.
Durch den induktiven Blindwiderstand (eben Vorwiderstand des in Reihe geschalteten Zweittrafos hast Du
theoretisch 110 V (115) an jedem Trafo, da ist der Einschaltstrom nur hoch halb (eher geringer) so groß wie vorher.
jetzt nach einer kurzen Verzögerung (der Elko 220 uF) von dem Kleinnetzteil muß aufgeladen werden, dauert ein wenig,
Relais muß anziehen um volle 230 V an den Regeltrenntrafo zu geben, dauert nochmal ein wenig.
Diese kleinen Verzögerungen verhindern in den ersten 20 - 40 ms den hohen Eingangsstrom für deinen Regeltrenntrafo,
Das Relais wird eben verzögert durch das zweite Kleinnetzteil versorgt und Dein Trenntrafo funktioniert einwandfrei
mit 230 V am Eingang.