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Überlastfähigkeit NetztrafoHi. Kann man einem 400V/220V Steuertrafo in der Größenordnung von 1kVA ruhigen Gewissens für einige wenige Minuten 2kVA abverlangen? Der Trafo wird in kühler Umgebung betrieben und im Normalfall mit nur ca -50 bis +50W belastet. Wegen den Verlusten im Leerlauf/Schwachlast Bereich wollte ich den Trafo nicht zu groß wählen. Leider gibt es keine/kaum Ringkerntrafos von 400 auf 220V (ja ich brauch 220 nicht 230) Bei den Steuertrafos gibt es aber oft +/- 5% Wicklungen, so dass es dann passt.
Wird sehr heiß werden... Die Ausgangsspannungen werden um einiges abfallen...
Gast
#7825916
Ohne weitere Angaben würde ich die zweifache Nennleistung nicht länger als eine Minute abfordern. Frag aber besser beim Trafohersteller an, der weiß das genauer.
Gast
#7825917
So ein 1kVA Trafo ist schon recht steif.
Gast
#7825921
Egal wie steif, bei doppelter Nennbelastung bricht er ein. Ich nutze 400V/220V Travos im Bereich 25-65kVA. Da ist ein FU nachgeschaltet, der sehr hohe Ströme ausgeben kann. Die thermische Belastbarkeit kann man beim Hersteller anfragen, unser Hersteller gibt zb passive Kühlung bis 40°C Umgebungstemperatur bei Nennlast an. Sprich, Überlast ist bei niedrigerer Temperatur und/oder Luftstrom möglich. Aber, die Spannung bricht ein. Wenn ich zb einen Impulsstrom ziehe, der den Ausgang eines 25kVA Trafos mit 50-60kVA belastet, dann bricht dort die Spannung um ca 20% ein. Bei 70-80kVA sind es bereits 30%. Das sind Impulse von wenigen Millisekunden, daher nicht dramatisch für die Thermik, solange man mit der reduzierten Spannung leben kann. Wenn die 220V konstant sein müssen, dann wird das nicht funktionieren
Kannst Du vielleicht die Lastsituation einfach erkennen, z.B. weil Du weißt welcher Verbraucher eingeschaltet ist oder nicht? Dann könntest Du evtl. in der Schwachlastphase etwas anderes verwenden als so einen dicken Trafo und damit die Leerlaufverluste reduzieren. Oft kann man durch Reihen- und Parallelschaltungen der einzelnen Wicklungen, evtl. auch von mehreren Trafos, sich die nötige Spannung zusammenkonfigurieren wenn es keine gängigen Standardwerte sind. Reihenschaltung von 2 (oder mehr) Primärwicklungen hilft Leerlaufverluste zu reduzieren.
Gast
#7825931
Butterweicher Trafo und butterweiches Netz. Ich hab mal kurz geschaut, ein normaler 1kW Steuertransformator hat schon ca. 30W Leerlaufverluste. Wenn du den 24/7 laufen lässt macht das beim aktuellen Strompreis schon 75€ pro Jahr. Wenn du dir einen Transformator wickeln lässt, dann könntest du diesen speziell auf geringe Leerlaufverluste auslegen lassen. Die spezifizierte Leistung ist immer mit passiver Kühlung. Wenn du aktiv kühlst, dann kannst du deinem Transformator auch dauerhaft deutlich mehr Last abfordern. In diesem Fall würde ich aber zusätzlich eine thermische Sicherung vorsehen. Das "Lohnt" sich eigentlich nur, wenn du auch noch andere Bauteile hast, die du Kühlen musst. Möchtest du damit tatsächlich Einspeisen? ±50W? Vielleicht könntest du einen zweiten Transformator/ kleines Netzteil für die Steuerspannung vorsehen und den Transformator für die Last nur dann zuschalten, wenn du ihn auch brauchst. Dann schmerzen die Leerlaufverluste des 2kW Transformators nicht mehr.
Leerlaufverluste sind nicht alles. Der Einschaltstrom wird auch etwas größer werden UND den muß die restliche Schaltung vertragen...
Was halt Blödsinn ist. Europäisches Netz ist extrem weich, klar, sollte jeder wissen. Daher hast du dein eigenes, um dem vorzubeugen. Ein Trafo ist aus einem permeablen Material, welches irgendwann in die Sättigung geht. Ein Hersteller wird nicht unnötig Material in ein Produkt werfen, welches dadurch größer, schwerer und teurer als nötig wird. Der steifste Trafo ist nur so lange Spannungsfest, bis eine magnetische Sättigung kommt. Ist der magnetische Fluss im Eisen für die Übertragung von 1kVA ausgelegt, so ist nicht garantiert dass 2kVA rausgenuckelt werden können Der Trafo ist hauptsächlich dafür gedacht, eine potentialgetrennte Verbindung zum Netz zu schaffen, wo sich meine Anlage dann drauf synchronisieren kann und notfalls ein bisschen Leistung beziehen kann. Entweder stabilisiert es sich dann innerhalb einer Minute oder ich schalte komplett per Transferschalter um. Die Anlage funktioniert zwar auch mit aktiver Synchronisation direkt auf L1 mit offenem internem Netzschütz (und bei Bedarf dann schnell durch schalten) Mit geschlossenem Schütz ist dann allerdings gar keine Trennung zum Netz mehr vorhanden sondern es wird nur noch auf +/- 50W aus geregelt. Komplett ohne Netzsynchronisierung geht zwar auch, ist aber nix für den Winter oder bei starken Lastschwankungen. Dauert zu lange, bis die Anlage synchronisiert ist und durchgeschaltet werden kann.
Gast
#7825957
Alles klar, du hast von Trafos keine Ahnung.
Ja. Der ist ja auch ziemlich schwer, also thermisch träge. Hier eine Tabelle:
Spannungsabfall nochmal so hoch wie von Leerlauf auf Nennlast, also ca. 5%
Dann erleuchte uns alle oder erzähl keinen Blödsinn. Btw, das mit den 2kVA bezog sich auf eine unveränderte Spannung. Dass 2kVA gehen ist klar Moin, H. H. schrieb:
Es muss wohl nur Johannes erleuchtet werden. Ein Versuch: Für die Aussteuerung eines Trafokerns ist nur die Spannung über der Hauptinduktivität zuständig (siehe Trafo - Ersatzschaltbild). Mit steigender Belastung sinkt sogar die magnetische Flussdichte wegen des anwachsenden Spannungsabfalls an dem primären Wicklungswiderstand und der primären Streuinduktivität. Gruß, W.
Gast
#7826014
Schwierig. Aber erkönnte sich ja mal die Transformatorenhauptgleichung ansehen, und ihre Herleitung. von Johannes schrieb:
Der Laststrom treibt aber den Eisenkern nicht in die magnetische Sättigung. Wenn magnetische Sättigung vorliegt, ist die auch im Leerlauf. Der Blindstrom erzeugt die Sättigung. Das bedeutet, die Primärwicklung hat dann zuwenig Windungen, also zuwenig Induktivität. Der Eisenkern erzeugt dann im Leerlauf viel Wärme. Unabhängig von der Frage ob die Anwendung sinnvoll ist. Bei doppelter Leistung steigen die Cu-Verluste um den Faktor 4. Soweit ich verstanden habe, ist der Trafo im Normalfall eher unbelastet. D.h. die Überlast geht von einem "kalten" Trafo aus. Die Fe-Verluste werden bei Überlast eher sinken. Die Spannung wird sich durch die Trafo-Impedanz (einige %) auch ändern. Man könnte jetzt die Cu-Masse+Erwärmung abschätzen und dann hochrechnen und schauen ob die Erwärmung innerhalb der Isolationsklasse liegt. Klasse F wäre dann 155°C. Die Alterung aber wird auch durch die thermischen Zyklen bestimmt. Häufig kalt-warm ist eher schlechter als konstante Temperatur. Vermutung aus der Distanz: einige Minuten sollten möglich sein (keine Haftung). Vielleicht ein Bild vom Typenschild?
Aber die Butterpreise fallen doch gerade...
Die Grenzen für die Überlastbarkeit liegen wo anders. Probleme durch doppelte Überlastung eines Trafos entstehen allein durch die zusätz- liche Erwärmung desselben. BTW: etwas offtopic: https://de.sunbowmagnetic.com/magnetic-cores/silicon-steel-cores/silicon-steel-transformer-core-factory.html Auch auf dem Materialsektor hat sich etwas getan. /BTW Nach Typenschild/Hersteller/Fertigungsjahr wurde ja oben schon gefragt. ciao gustav einfache Abschätzung. Nur Masse mit Cu und Verlusten; Wärmeabgabe an Umgebung mit 20°C linear. Mein altes Programm kennt keine °C nur K. Ist egal, da wir ohnehin nur über Differenzen reden. ==> es steht da 25 min. Ich hätte kein Problem damit das Möbel einige Minuten 2-fach zu überlasten (aus kaltem Zustand). Ich hoffe es stimmt? Eure Antworten werden es zeigen (oder auch nicht).
Angehängte Dateien:
Gast
#7826163
Du hast da ziemlich viel Kupfer auf dem Trafo. Gängige 1kVA Steuertrafos haben eher die Hälfte drauf. Und man sollte die Wärmeleitung innerhalb der Wicklung nicht überschätzen. Daher die von mir erwähnten 5min.
Du hast sicher recht bei diesem Trafo, mir ging es halt darum ob die Anwendung des Threaderstellers einen gegebenfalls auftretenden Spannungseinbruch aushalten kann. Die Trafos, die ich in der Firma verwende werden durchaus mit ihrer Nennleistung betrieben und kurzzeitig auch mit impulsen weit über der Nennleistung. Weich sind sie entgegen anderer Behauptungen hier nicht, denn von Leerlauf bis Bemessungsausgangsstrom gibt es keine nennenswerte Spannungsänderung, auch werden meines Wissens nach in dem Leistungsbereich (>25kVA) kaum kurzschlussfeste und damit weiche Trafos angeboten. Und trotz dass der Trafo ziemlich steif ist bricht die Sekundärspannung ein wenn man ihn nennenswert überlastet. Bei einem Impuls von ein paar Millisekunden hat das keine thermischen Gründe, der Effektivwert ist weit unter der Nennleistung. Da bleibt eigentlich nur Innenwiderstand der Wicklung und Sättigung vom Kern als Ursache übrig. Unsere Anwendung lässt halt auch nicht zu, dass die Trafos mehr Eisen als notwendig haben (Gewicht, Größe, Preis) und wir akzeptieren denn Einbruch bei Überlast. Da hier mehrere Minuten überlastet werden soll, ist sicher die Thermik ein größeres Thema. Aber, je nach Aufbau und physischer Dimension kann bei doppelten Bemessungsausgangsstrom die Sekundärspannung nachgeben
Es gibt IMMER einen Spannungsrückgang, und bei doppelter Belastung ist der eben doppelt so hoch.
Gast
#7826182
Eben nicht Sättigung. Trafo noch immer nicht verstanden.
Gast
#7826191
der Grund für den Spannungseinbruch ist der induktive Anteil des Innenwiderstandes, die Streuinduktivität. Bei Impulsen im Millisekundenbereich, d.h. Frequenzen im Kilohertzbereich bricht die Spannung natürlich ein. Das ist mit einer Belastung mit 50Hz nicht vergleichbar. Und mit Sättigung hat es schon überhaupt nichts zu tun.
Vielen Dank. Das ist eine Antwort in eine Richtung, die ich bisher noch nicht auf dem Schirm hatte
Genau. Auf einem Stuhl kann man ja schliesslich einige Zeit auch zu zweit sitzen.
Ja, genau doppelt so hoch wie bei Nennstrom. Bei so grossen Trafos ist der Spannungsabfall aber sowieso recht gering
Wenn der Fe-Kern dann 80 oder mehr Grade annimmt, dann geht auch die Wärme der Wicklung nicht mehr gut weg...
Deshalb darf eine solche Übewrlastung ja auch nur kurze Zeit passieren.
Vermutlich führte ein anderer Effekt durch die Sättigung zu einen Trugschluss. Wenn ein Trafo sekundär mit einer Spannung beaufschlagt wird, wo sich der Kern bereits an der Sättigungsgrenze befindet, dann führt eine Erhöhung der Eingangsspannung um weitere 10% zu einem deutlich höheren Leerlaufstrom auf der Primärseite, aber auf der Sekundärseite erhöht sich die unbelastete Ausgangsspannung um gut messbar weniger als 10%. Wenn solche Spielchen zu intensiv und übertrieben mit einem Trafo gemacht werden, geben die Wicklungen einen markanten intensiven Geruch von sich ab. Eine Idee: Trafo in die Tiefkühltruhe (im Betrieb dann "Superfrost / Schockfrosten" einschalten) stellen. Dann hat er von Haus aus schon einen niedrigeren Innenwiderstand. Evtl. mit einem Lüfter durch die Wicklungen blasen könnte auch helfen. Wichtig ist die Stromform, denn ein nichtsinusförmiger Strom erwärmt die Wicklungen stärker (Stromflusswinkel). Was spricht dagegen 2 getrennte Trafos zu verwenden. Den großen schaltest du nur bei Bedarf zu.
Wirklich?
Vielleicht ist Sven kein Dukatenscheisser sondern muss den 2kVA Trafo selber bezahlen ? Oder übernimmst du das für ihn, ist schliesslich dein Vorschlag.
Gast
#7826795
RMS ist relevant, und der ist da eben größer als bei Sinus.
Es ist schon zweckmässig, hier erst mal den einfachen Fall zu betrachten, bei dem der Transformator nur primär mit Spannung beaufschlagt und sekundär belastet wird! => Nochmal, zum Mitschreiben: Wird solch ein 'einfacher' Transformator dann also belastet, ist er WENIGER gesättigt, als im Leerlauf! Das macht sich u.U. bei kleinen Trafos (mit ein paar VA) bemerkbar, wenn die im Sommer an 250 V betrieben werden: Belastet man die dann mit z.B. der Hälfte ihres Nennstroms, werden die kaum wärmer, als ohne Last. [Das erkennt jede(r) Experte/iNe direkt aus dem Ersatzschaltbild.]
Kupfer zieht sich bei Kaelte mehr zusammen als der Wicklungskoerper. Das fuehrt auch zu mehr Verschleiss.
Auf der Primaerseite wird der Stromverlauf bei zu hoher Spannung "verformt" durch die Saettigung des Kerns. Das wird hier gezeigt: Beitrag "Stromverlauf Transformator bei Sättigung"
Ja, schon. Es wurde der Strom angesprochen, und nichts gesagt über Grund-/Oberschwingungsgehalt. Falls der Strom einen Oberschwingungsanteil hätte, wäre eher Skineffekt das Thema. Und auch die Verluste im Eisen würden steigen, da dann auch die Spannung verzerrt ist. Torsten B. hat sich auf die Belastung bezogen. Von der war aber bisher nie die Rede (außer 2-fach).
Gast
#7826850
Man redet in dem Bereich eher vom Stromverdrängungseffekt, und für so niedrige Frequenzen ist der erst bei richtig dickem Draht relevant. Roebel lässt grüßen.
Falsch: Die werden im Leerlauf wärmer als bei Teillast oder andersherum werden sie bei Teillast weniger warm. Das geht so weit, dass die am zugehörigen Gerät jahrelang laufen, aber im Leerlauf nach wenigen Stunden tot sind.
Hatten wir sowas nicht am praktischen Beispiel schon einmal durchdiskutiert? Beitrag "Re: Netztrafo Erwärmung herausfinden" Es ging damals mehr darum, aus welchen Angaben im Aufdruck man die tatsächliche Erwärmung erkennen kann, um dann die für den Anwendungszweck passende Auswahl treffen zu können. Da gibt es einmal Isolierstoffklasse, meistens E (115°C) Wicklungserwärmungsgrenze: Die zulässige Erwärmung bezieht sich auf die Grenze der Erwärmung des Transformators gegenüber die Umgebungstemperatur. Was heißt dann T 40/E? So bedeutet z.B. die Angabe T 40 E, dass bei einer maximalen Umgebungstemperatur von 40°C die absolute Temperatur von 120°C nicht überschritten wird. Quelle: https://www.marxtrafo.de/technische-hinweise/ Der TO hier möchte wissen, ob sein Trafo evtl. durchbrennt oder anderweitig Schaden nehmen kann, wenn er zeitweise überlastet wird. Und möglichst die exakte Zeitdauer der zulässigen Überlastung. Bei "normalen" Umgebungstemperaturen. Also +25° C. Und evtl.im Sommer bei +40°C ? Und, ob er dies evtl. aus dem Typenschild entnehmen kann. ciao gustav
Auch gut; aber dann stimmt meine obige Aussage wenigstens bei "etwas grösseren" Trafos ... ;-)
Da es sich hier um einen "ziemlich grossen" Trafo handelt, wird m.E. die Erwärmung wohl fast nur durch die Kupferverluste stattfinden. Und allein auf Grund der Masse wird es wohl 10min oder länger dauern, bis es zu einer störenden Erwärmung kommt. Die innere Temperatur lässt sich übrigens leicht ermitteln, indem man den Kupferwiderstand vor und nach der Überlastung misst.
Nein. Angenommen, ein "grosser" Transformator wird für konstante Last projektiert. Der wird dann am günstigsten, wenn er für in etwa gleich große Kupfer- und Eisenverluste gebaut wird. Weil die Cu-Verluste mit dem Stromquadrat steigen und die Fe-Verluste konstant bleiben.
Genau. Beispielhaft: https://www.walcher.com/p/jt1/ mit 1000VA
Bei Überlastung auf 2kVA:
Wenn man mal von 40°C Umgebung und 115°C Isolierstoffklasse ausgeht haut das mit 4 Minuten grade noch gesichert hin. (die Hälfte der Nennverluste fällt ja auch im Leerlauf an, die Wärmeabgabe durch Konvektion steigt mit der Temperatur aber stärker als linear an) Praktisch wird ein Markentrafo zumindest noch etwas Reserve haben und das Eisen nimmt sicher auch noch einen Teil der Wärme auf. Könnte grob auf 10 Minuten rauslaufen. Sollte aber mit Temperaturmessungen abgeklärt werden. Nach der 200% Belastung dann halt ca. die 5-fache Zeit im Leerlauf. Soll ja nicht nur auf die Temperatur bei Nennlast abkühlen sondern annähernd auf die bei Leerlauf. Es wäre noch zu beachten, dass mit der Größe das Volumen mit der dritten Potenz steigt, aber die Oberfläche nur mit der zweiten Potenz. Das bedeutet, dass je größer der Trafo, dieser seine Abwärme schlechter wegbekommt und länger braucht um sich wieder abzukühlen. Es könnte daher Sinn machen den Trafo zusätzlich durch den Luftstrom aus kleinen Lüftern zu kühlen.
Aus der betreffenden Seite:
Aha! Da wäre ich nie drauf gekommen.
Vielleicht hat der Trafo mittlerweile per Rauchzeichen eine verschluesselte Nachricht ausgespuckt und weitere Angaben waeren damit obsolet. Antwort schreibenBitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben. |
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