Einführung zur Anwendung der Trafoschaltrelais-TSR

Transformatoren mit einem kleinen oder gar keinem Luftspalt im Kern, wie z.B. Ringkern-Transformatoren, verursachen hohe Einschaltströme und sind auch mit Sicherungen die auf den mehrfachen Nennstrom ausgelegt sind, auf der Primärseite nicht absicherbar.(Fast) jedesmal beim Einschalten löst die primärseitige Sicherung aus.

Mit einem Transformator-Schalt-Relais, -TSR-, Trafoschaltrelais, welches zwischen den Netzeingang und den Transformator geschaltet wird, kann der Rush Effekt und das Sicherungsauslösen zuverlässig in allen Fällen verhindert werden, weil der Einschaltstrom ganz unterbleibt.

Funktion vom TSRL und TSRLF

Magnetisierung im Eisenkern gezielt beeinflussen

Die Funktion vom TSR Einschaltverfahren für Einphasentrafos besteht im Wesentlichen aus der gezielten Beeinflussung der Magnetisierung im Trafoeisenkern mit unipolaren Spannungsabschnitten, welche aus der netzspannung "herausgeschnitten" werden. Dabei wird die Magnetisierung auf eine Maximalremanenz gebracht und dann gegenphasig dazu im Nulldurchgang eingeschaltet.

TSR-Funktion: der Trafo wird mit unipolaren Spannungszeitflächen vormagnetisiert, bis die Remanenz auf dem Max.punkt steht, dann wird voll eingeschaltet und beim TSRL mit einem Relaiskontakt überbrückt, beim TSRLF mit einem Halbleiterschalter voll eingeschaltet und wenn erforderlich mit einem Schützkontakt überbrückt.

Transformator vormagnetisieren, Einschaltstrom vermeiden, bestmögliches Transformatoreinschalten,
Einschaltstrom kann nicht auftreten

Trafo-Reaktion auf Voltage Dips, wichtig für die Erfüllung von Medizingeraete Norm EN60601-1-2

kurze Spannungseinbrüche, sogenannte Voltage Dips können abhängig von ihrer Phasenlage Transformatoren in Sättigung bringen, so daß nach dem Voltage dip vom Trafo ein hoher Strom gezogen wird und die Primärabsicherung auslöst. Ein TSRL vermeidet das Sicherungsauslösen vollkommen. Medizingeräte werden laut EMV Norm: EN 60601-1-2 mit 10 msec. dauernden Voltage Dips gequält. Ohne TSRL vor dem Netztrafo löst deren Sicherung aus und der Test wird nicht bestanden.

Ein Spannungseinbruch, obere Kurve, von nur 5 msec. bringt den Trafo in Sättigung und provoziert einen Stromstoss, untere Kurve. ( Wenn die positive und negative Spannungszeitflächen, welche die Magnetisierung im Eisen transportieren, für eine kurze Zeit nicht mehr symmetrisch sind.) Durch den hohen Strom löste sofort die Sicherung aus, was hier sichtbar ist am wegbleiben der Spannung.
Spannungseinbrüche, voltage dips, bringen Transformatoren in Sättigung, wenn die positiven und negativen Sannungszeitflächen für kurze Zeit nicht mehr symmetrisch sind. Ein TSR verhindert das Auftreten der Sättigung.

TSRL-Blockschaltbild

Das Trafoschaltrelais schaltet jede Art von Transformator ohne Einschaltstrom ein.

TSRL-Blockschaltbild, Anschlussplan und Messkurven.

Grafik-TSRL-schaltplan-Messkurven.PDF

Vergleich von Einschaltstrombegrenzer, Dimmer und Trafoschaltrelais.

Vergleich von 16 verschiedenen Einschaltverfahren

Transformatoren kann man direkt einschalten, was Nachteile mit sich bringt.

Wenn man Einschaltstrombegrenzer verwendet oder den Einschaltstrom ganz vermeidet, weil man den Trafo über Trafoschaltrelais einschaltet oder wenn man den Trafo gar mit einem Hilfswickel ohne Einschaltstrom einschaltet, ergeben sich einige Vorteile.

Vergleich von Trafo Einschaltmöglichkeiten

verschiedene Einschaltstrombegrenzer, sie alle beherrschen keine Voltage Dips und verlangen Abkühl-Pausen zwischen dem Einschalten. Sie sind außerdem nicht kurzschlussfest.

Ein Einschaltstrombegrenzer für 32A, auf der Schiene links dargestellt, ein Trafoschaltrelais für 32A, auf der Schiene rechts dargestellt.

Haus heizen mit elektr. strom

Eine elektrische Wandflächenheizung kann bei gut gedämmten Räumen und Wänden wirtschaftlich sein.

Transformator Physik und Berechnung, siehe unter Wissenswertes

Die Spannungszeitfläche treibt die Induktion entlang der Hysteresekurve.

Die Hysteresekurve beschreibt den verlauf der Magnetisierung im Eisenkern. Die Spannungszeitfläche, das Integral der Spannung unter der Sinus Kurve treibt die Induktion im Eisenkern auf der Hysteresekurve entlang.