Was da zu Induktivitäten steht, ist IMO aber schlicht falsch. Wenn der Strom eingeschaltet wird, ist das eine drastische Änderung der Stromstärke und führt zu einer Gegeninduktionsspannung, die fast genauso groß wie die angelegte Spannung ist.
Ich würde den Grund in folgendem vermuten:
Trafonetzteil: Beim Einschalten sind die Glättungskondensatoren noch leer und ziehen daher maximalen Strom. Die Einschaltspitze hat als gar nicht so viel mit dem Trafo und seiner Induktivität zu tun als vielmehr mit der Kapazität der Kondensatoren. Motor: Die Induktivität ist gar nicht so groß. Sie wird erst so richtig wirksam, wenn sich der Motor dreht. Z.B. Gleichstrommotor: Im Stillstand wirkt kurzfristig die Induktivität als 'Strombremse', langfristig ist der Strom nur durch den ohmschen Widerstand limitiert. Wenn der Motor läuft entsteht eine Gegeninduktion die sich wie ein zusätzlicher Widerstand auswirkt und den Stromfluss herabsetzt. Sonstige Spulen: Verhalten sich vorschriftsmäßig und haben bei Gleichspannung keinen höheren Einschaltstrom als im Dauerbetrieb.
Im "eingeschwungenen" Zustand kommt dabei eine dem Strom fast 90° voreilende Sinusspannung (Spannungsform wird durch das Netz vorgegeben) heraus, wobei der Strom natürlich auch sinusförmig ist.
Nur ist beim Einschalten der Zustand noch nicht "eingeschwungen". Wie löst man doch gleich eine inhomogene DGlg.? Richtig: Man nehme die allgemeine Lösung der homogenen DGlg. und addiere _eine_ spezielle Lösung der inhomogenen DGlg.
Und das machen wir jetzt mal mit Raten bzw. scharf Hingucken:
Im eingeschwungenen Zustand haben wir also zu einer sin-Spannung einen
-cos-Strom. Wie groß ist der Strom, wenn wir einschalten? Richtig, der ist Null, weil sich ein Strom in einer Induktivität nicht plötzlich ändern kann, sondern nur stetig. Wie groß sollte der Strom "eingeschwungen" im Spannungsnulldurchgang sein? Genau, der hat dann den maximalen Betrag. Wie groß muß also der Strom für die "spezielle Lösung" sein, damit aber Null herauskommt? Eben, das muß ein entgegengesetzt gleich großer Gleichstrom sein, damit der Strom in der Summe verschwindet. Und wie verhält sich der Gleichstrom in einem Wechselstromkreis mit Induktivität L zeitlich, wenn er keine (Gleich-)Spannungsquelle hat, die ihn treibt? Auch richtig, er klingt mit einer exp(-t/tau)-Fkt. ab, mit tau=L/R.
Die Lösung für den Strom beim Einschalten im Nulldurchgang der Spannung lautet also
Was man also anfangs hat, ist ein Wechselstrom -U_0*cos(omega*t), dessen Mittelwert durch einen Gleichstrom so verschoben ist, daß eine Amplitudenspitze bei Null landet. Dessen Effektivwert beträgt das SQRT(5)-fache des Effektiwerts I im eingeschwungenen Zustand, und das haut dann ggf. die Sicherung raus. Der Effekt heißt übrigens Rush-Strom.
(Daß es nicht jedesmal knallt, liegt daran, daß man beim Einschalten selten exakt den Spannungs-Nulldurchgang erwischt. Wenn man nämlich im Max. der Spannung einschaltet, dann verschwindet der Rushstrom, und der Strom ist danach sofort eingeschwungen.)
In der FAQ vom Irrlicht MaWin steht es auch falsch, das ist also nichts Besonderes.
Klar, hab von hinten rum nach vorne gerechnet. Also von 12V / 0,2 Ohm auf 60A geschlossen, dann aber den Ri vom Akku betrachtet und die Akkuspannung auf 10V absacken lassen, welche ich dann auf die zwei als "gleich" anghenommenen Widerstände verteilt habe. Ist natürlich falsch, aber sowas sieht man immer erst hinter her.
Dieser Kurzschluß geht meiner Erinnerung nach nur über die Feldwicklung. Beim Wiedereinschalten muß der Motor erst mal ein kurzes Stück "kurzgeschlossen" anlaufen, dann öffnet dieser Kontakt - daher ein sehr hoher Einschaltstrom. Der Batterie macht das nichts aus, die kann solche Stromspitzen bequem liefern. Probiert man das Ganze am (strombegrenzten) Labornetzteil aus, merkt man's deutlich. Nimmt man diese Abschaltung weg, läuft der Motor wunderbar an.........
Nach längere Bedenkzeit hat Elmar Haneke geschrieben :
Der Bleiakku ist nicht die Ursache für den hohen Strom. :-)
Ein NTC-Widerstand würde es bringen. Ich weis nicht wie hoch der Einschaltstrom ist, aber das könnte man ja ausmessen, und dann sehen, ob es einen entsprechenden NTC gibt.
Ich habe hier einen dicken Regeltrafo (Spartrafo) ohne irgendwas Nennenswertem dran (gerade mal zwei Drehspulinstrumente für Strom und Spannung). Eingesteckt fliegt mit 80%iger Wahrscheinlichkeit die Sicherung raus. Darum habe ich mir einen Einschaltstrombegrenzer gekauft. Jetzt funktioniert das Einschalten einwandfrei. Kondensatoren sind aber hier definitiv nicht im Spiel.
Abgesehen von dem was du schreibst, falsch ist es nicht. Es gilt eben nur nicht für Trafos ohne Gleichrichter/Kondensator dahinter.
Sehr interessant, hatte ich noch nicht dran gedacht. Aber logisch.
Aber wie relevant ist das praktisch? Der Einschwingvorgang sollte nach ein bis zwei Halbwellen erledigt sein. Und der Strom ist nur sqrt(5)-fach überhöht. Das sollte doch eigentlich eine 16A-Sicherung mit einem 16A-Gerät dran vertragen.
Meine Erfahrungen mit rausfliegenden Sicherungen bei Trafonetzteilen lassen sich jedenfalls zwanglos mit leeren Elkos erklären. Wenn dann noch dazukommt (Vermutung:), dass die Elkos nach ein paar Wochen ohne Spannung leck sind und erst wieder unter Spannung ihre Isolationsschicht aufbauen, dann erklärt das sehr gut, warum mach Herausholen des Verstärkers aus dem Keller beim ersten Einschalten fast garantiert die Sicherung kommt, später dann am nächsten Tag aber nicht mehr.
Wäre allerdings noch zu erwähnen, dass man hier schon noch zwischen Gleich- und Wechselstrom unterschieden muss, ein Scheibenwischermotor läuft natürlich mit Gleichstrom. Gut, ein Trafo läuft dagegen nicht mit solchem...
Ach ja? Dann setz doch mal realistische Werte für L und R ein, bei sowas wie einem Schweißtrafo. ("Dicke" Induktivitäten sind nicht zwangsläufig solche mit hohem L, im Gegenteil. Beim Schweißtrafo kannst Du einfach mal den Leerlaufstrom und den Wirkwiderstand der Primärwicklung messen und daraus dann L und tau berechnen.)
Wenn der LS in den Schnellabschaltbereich kommt, sicher nicht. Und vergiß nicht, daß es auf die gesamte Impedanz im Stromkreis ankommt: Das Trafo-L in der Ortsstation ist zu Deinem Geräte-L zu addieren (obwohl es relativ klein sein sollte).
Am Sat, 20 Jan 2007 00:56:34 +0100 schrieb Roland Damm :
Die magnetische Hysterese nicht zu vergessen. Durch Vormagnetisierung (Remanenz) im Kern kann sich der Effekt je nach Polarität noch deutlich verstärken.
Am Fri, 19 Jan 2007 20:15:58 +0100 schrieb Martin Riedel :
Bei dem Motor, den ich zuletzt in den Fingern hatte gab es keine Feldwicklung (Permanentmagnet. Der Ausschaltkontakt ist ein Umschalter (zw. Plus und Masse), den man an den Anschluß für die erste Stufe schaltet). Wenn man den Motor einschaltet, dann muß man den Motoranschluß von diesem Schalter trennen. Leider hat der verwendete Schalter keinen passenden ruhekontakt, daher haben wir das mit einem Relais nachgebildet. Das schaltet jedoch zu langsam, sodaß der beschriebene Kurzschluß tatsächlich zeitweise auftritt. Die 20A Sicherung mag das nicht, eine 30A Sicherung ist keine wirklich optimale Lösung, ich hoffe, daß der FET-Schalter (er muß _ein_schalten bevor Strom fließt, nicht den Ruhekontakt aus) wirklich Abhilfe bringt.
Die ist natürlich erst einmal sowieso nicht exakt richtig, weil die endliche Konduktivität des Kreises vernachlässigt wird - tatsächlich ist die Kreisimpedanz nicht rein imaginär, sondern hat eine Wirkkomponente, so daß die Phasenverschiebung etwas kleiner als 90° ist. Darauf kommt es aber weniger an, wesentlich ist etwas ganz anderes: "Rein linear" gerechnet ergibt sich der doppelte Spitzenstrom gegenüber dem eingeschwungenen Zustand.
Nun sind dem magnetischen Kreis meine Rechenkünste aber komplett gleichgültig, der sieht nur den momentanen Stromwert und die daraus resultierende Feldstärke bzw. Durchflutung, und wenn die ihm zu hoch wird, dann geht das Eisen in die Sättigung, d. h. die Induktivität bricht effektiv zusammen und der Strom steigt gegenüber rein linearen Verhältnissen drastisch an. (Mit Remanenz hat das übrigens nichts zu tun, die ist in weichmagnetischen Werkstoffen sehr gering.)
Die Energie im Magnetfeld steigt mit steigendem Strom proportional, bis das Eisen in Sättigung kommt, dann steigt die Magnetfeldenergie nur noch langsam mit dem Strom ergo kann der Strom drastisch zulegen ohne viel Arbeit verrichten zu müssen (Magnetfeld verstärken). Hmm, ja. Vorallem, da das Eisen in seiner Art und Menge ja auf den normalen Betriebsfall ausgelegt sein dürfte, bei so einer Einschaltspitze durchaus in Sättigung kommen kann.
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