Mein Regeltransformator TST 6 E mit

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Mein
Regeltrenntransformator
RFT TST6
mit elektronischer Einschaltstrombegrenzung
© Dipl. – Ing. H. R. Fredel – 2008
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Vor etwa 20 Jahren habe ich diesen Ringkernregeltrenntransformator von einem Kollegen gekauft. Der Trafo war in einem unhandlichen, schweren Holzgehäuse eingebaut und wurde daher nicht viel benutzt, da ich für meinen Arbeitsplatz einen Trenntrafo mit fester Ausgangsspannung benutze. Dieser ist in meinem Schaltschrank eingebaut.
Um den Regeltrafo öfter nutzen zu können, habe ich ihn aus dem Holzgehäuse demontiert und hinter einer 19“ – Frontplatte montiert. Zur weiteren Ausstattung gehört
1 analoges Voltmeter 0 – 250 Volt und 1 analoges Amperemeter 0 – 10 Ampere, sowie noch jeweils 1 digitales Volt – und Amperemeter um genauere Anzeigewerte zu
erhalten.
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Entgegen der ursprünglichen Schaltung habe ich den einfachen Netzschalter durch
eine Schützschaltung ersetzt und eine noch eine elektronische Einschaltstrombegrenzung eingebaut.
Ich benutze Schützschaltungen zum Einschalten von Netzgeräten oder Stromversorgungen, um unbeabsichtigtes Einschalten nach einem Stromausfall zu vermeiden.
Die elektronische Einschaltstrombegrenzung dient dazu, den Einschaltstrom des Trafos zu begrenzen, damit die vorgeschaltete Sicherung nicht auslöst.
Die Schaltung
Das nachfolgende Bild zeigt die Gesamtschaltung des Regeltrafos.
Über die Kontakte 1 – 2 des Schützes K1 und die Einschaltstrombegrenzung wird der
Regeltrafo TST 280 / 6 E eingeschaltet.
Durch Drücken des Tasters Ta2 erhält die Schützspule A1 – A2 des Schützes K1
Spannung und zieht an. Dadurch werden die Arbeitskontakte 1 – 2, 3 – 4 und 5 – 6
geschlossen und der Ruhekontakt 21 – 22 geöffnet. Der Kontakt 3 – 4 schließt den
Taster Ta2 kurz. Damit erhält die Schützspule Dauerspannung und der Kontaktblock
bleibt angezogen. Der Schütz kann erst wieder abfallen, wenn Taster Ta1 gedrückt
und damit der Stromfluss zur Schützspule unterbrochen wird, oder wenn ein Stromausfall allgemein oder ein Sicherungsdefekt der Sicherung F1 auftritt.
Die Leuchtdioden La1 und La2 in den Tastern Ta1 und Ta2 zeigen den Betriebszustand an. Die rote LED leuchtet solange, wie an der Gesamtschaltung Spannung anliegt und der Regeltrafo nicht eingeschaltet wird. Wenn der Schütz anzieht und den
Kontakt 21 – 22 öffnet, erlischt die rote LED. Gleichzeitig schließt sich der Stromkreis
für die grüne LED über den Kontakt 5 – 6. Die Betriebsspannung für die beiden LED
werden mit dem Trafo Tr1 über die Gleichrichterbrücke Br1 und Siebkette C2, C1
und den Spannungsregler erzeugt.
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Der Trafo Tr2 versorgt über seine beiden Sekundärwicklungen den nachgeschalteten
Gleichrichtern mit den jeweiligen Siebketten C3 – C 6 und den Spannungsregler
7805 die beiden Digitalinstrumente.
Die getrennte Versorgung der beiden Instrumente ist notwendig, da in den Instrumenten – Ub mit der Analogmasse verbunden ist. Bei gleichzeitiger Messung von
Strom und Spannung mit einer Versorgungsspannung treten unzulässig hohe Spannungen an den ICs auf.
Der Aufbau der Stromversorgung und der Einschaltstrombegrenzung erfolgte auf
einer Veroboard – Lochrasterplatine, wie die Nachfolgenden Bilder zeigen.
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Die Einschaltstrombegrenzung besteht aus einer Phasenanschnittsteuerung mit
Softstart.
Die Steuerung übernimmt das IC U210B von Telefunken. Hier sind alle Funktionen
zur Ansteuerung eines TRIAC sowie eine Softstartschaltung und eine Lastüberwachung integriert.
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Die vorliegende Schaltung ist so ausgelegt, dass nach Schließen Anziehen des
Schützes der Trafo innerhalb von ca. 1,5 sec. die volle Spannung erhält. Diese kurze
Zeit wurde gewählt, um eine Gleichstrommagnetisierung des Kerns zu vermeiden.
K1
L
D1
1N4007
K3
R1
12k
0 - 300 V
La1
230V/10W
K4
D2
Tr 1
R5
220k
Grundlast
6A
Regeltrenntrafo
R7
R2
6k8
14
rd
5
R3
6k8
470k
1
R8
4
IC1
47R
U210B
P1
470k
TIC246M
C5
150n
T1
3
R9
11
100R
6
22µ
C1
2
C2
100n
7
10
C6 13
8
12
9
22µ
R4
220k
R6
220k
P2
470k
R14
10k
K2
N
7
C3
1µ
R13
22k
C4
4µ7
R10
R05
R11
220k
R12
100R
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Um die Funktion der Schaltung zu verstehen, erfolgt nun eine kurze Schaltungsbeschreibung.
Über die Diode D1 und die Widerstände R1 – R3 erhält das IC an Pin3 seine Versorgungsspannung. Diese wird intern auf ca. - 15 Volt stabilisiert. D2 zeigt an ob Netzspannung an der Schaltung anliegt. C1 siebt die Versorgungsspannung. Bezugspunkt für alle Spannungen ist Pin2 des IC. Eine Referenzspannung von – 8,9 V steht
an Pin13 zur Verfügung.
Über den Widerstand R6 erhält das IC an Pin14 die für den Betrieb erforderlichen
Informationen über den Nulldurchgang der Sinuskurve.
Sobald die Schaltung über L und N Spannung bekommt, fließt ein Strom durch den
Trafo, die Lampe La1 und den Widerstand R11. Die Lampe La1 dient als Grundlast,
damit der TRIAC nicht nur die Trafo als Last sieht. Der hier auftretende Spannungsabfall gelangt über R7 an Pin1. Die Steuerelektronik liefert nun Ansteuerimpulse an
den TRIAC. Der Ansteuerwinkel wird mit der RC - Kombination P1/C2 festgelegt. Da
P1 als Trimmer ausgeführt ist, kann damit der Anlaufstrom des Trafos im Einschaltmoment eingestellt werden. Die günstigste Einstellung für P1 ist, den Zündpunkt des
TRIAC kurz vor den Nulldurchgang der Sinuskurve zu legen.
Nach dem Bild 1 soll der Triggerimpuls möglich weit rechts liegen. Allerdings bringt
es nichts, den Triggerimpuls in den Nullpunkt der Sinusspannung zu legen, Hier ist
ein bisschen Fingerspitzengefühl für die Einstellung erforderlich. Der Schaltpunkt
hängt auch von dem verwendeten Trafo ab.
Jetzt wird die Softstartsteuerung gestartet.
Der im Einschaltmoment fließende Strom erzeugt an R10 einen geringen Spannungsabfall, der über R9 an den Stromsteuereingang Pin11 weitergegeben wird.
Dieser Steuerstrom erscheint abgeschwächt an Pin12 und lädt den Kondensator C3
auf.
Pin7 und Pin8 sind die Eingänge eines Komparators. Wenn die Spannung an Pin8
die Spannung an Pin7 übersteigt, fließt aus Pin9 ein Konstantstrom, der über R13 C4
auflädt. Wie oben schon geschrieben, liegt bei der vorliegenden Dimensionierung die
Aufladezeit bei 0,5 sec.
Sollen andere Verbraucher angeschlossen werden, empfiehlt es sich, die Zeitkonstante auf ca. 2 sec. zu erhöhen. Dafür ist ein Kondensator C4 von 22 µF notwendig.
Intern ist Pin9 mit der Auswerteelektronik der Phasenanschnittsteuerung verschaltet.
Mit steigender Spannung an Pin9 verringert sich der Ansteuerwinkel des TRIAC. Der
Triggerimpulse verschiebt sich nach links. Dadurch steigt der Stromflusswinkel und
durch den Trafo fließt mehr Strom. Ist C4 vollständig aufgeladen, hat der Ansteuerwinkel seinen kleinsten Wert und der Trafo ist voll eingeschaltet.
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Bild 1
Damit ist der Softstart beendet.
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Die Lampe La4 dient ebenfalls als Einschaltkontrolle unabhängig von der Einstellung
des Regeltrafos. Auch wenn der Schleifer des Trafos auf Null steht und die beiden
Voltmeter keine Spannung anzeigen, leuchtet La4 mit voller Stärke. Der Kondensator
C7 dient als Vorwiderstand für La4, da diese nur eine Spannung von 24 Volt hat.
R2 ist der Messwiderstand für die Strommessung. Die an ihm abfallende Spannung
wird mit dem Messinstrument M3 angezeigt. Durch die Wahl des Widerstandswertes
(0,01 ) wird der gemessene Wert direkt in Ampere angezeigt.
M4 zeigt die Ausgangsspannung genauer an als das analoge Voltmeter M1. Dies
kommt dadurch, dass das Dreheiseninstrument um unteren Anzeigebereich nicht
linear anzeigt.
Zum Anschluss des Verbrauchers sind eine Steckdose und zwei Polklemmen vorhanden. Die Steckdose ist eine Schukosteckdose, bei der die Schutzkontakte nicht
angeschlossen sind. Dies ist Vorschrift nach VDE.
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