Was ist Einschaltstrom?
Während der Einschaltstrom einen Spitzenstromwert hat, wird der Begriff "Einschaltstrom" üblicherweise verwendet, um den Strom zu beschreiben, der erforderlich ist, um ein mit Wechselstrom betriebenes Gerät oder Produkt zu erregen, wenn es zum ersten Mal mit Spannung und Strom versorgt wird. Dies gilt insbesondere für induktive Lasten wie Transformatoren, Induktoren und Elektromotoren. Dies gilt auch für AC/DC-Netzteile, die eine einfache Gleichrichter/Kondensator-Eingangsstufe verwenden. Diese anfänglichen Ströme können sprunghaft ansteigen und um einiges höher sein als der normale Betriebsstrom oder der so genannte "stationäre" Strom. Ein Beispiel für einen Einschaltstrom eines Elektromotors ist in Abbildung 1 dargestellt. Sie zeigt, dass der Spitzenstrom im ersten Halbzyklus fast 30 Ampere beträgt und dann in den folgenden Halbzyklen abfällt, wenn der Motor hochgefahren wird.
Ein anderes Beispiel für einen Einschaltstrom ist eine AC/DC-Eingangsstufe, die einen Gleichrichter-Kondensator-Schaltkreis verwendet, bei dem der Kondensator bis zu seiner Nennspannung aufgeladen werden muss (siehe Abbildung 2). In beiden Fällen zeigt sich, dass der Einschaltstrom erheblich größer ist als der Ruhestrom.
Spitzenstrom Gilt für Einschalt- oder Dauerströme
Der Spitzenstrom hingegen bezieht sich auf alle Wechselströme, ob Einschaltstrom oder Dauerstrom. Eine Wechselstromwellenform hat einen Effektivwert, der den effektiven oder gleichstromäquivalenten Strom darstellt, aber auch einen Spitzenwert, sowohl positive als auch negative Spitzen, bei denen der Strom während jedes Zyklus seinen Höchst- und Mindestwert erreicht. Das absolute Verhältnis zwischen dem Effektivwert und dem Spitzenwert wird als Scheitelfaktor (CF) bezeichnet. Für einen sinusförmigen Strom, wie er bei einer ohmschen Last auftritt, ist der Scheitelfaktor die Quadratwurzel aus 2 oder ~1,4142 zu 1. Dieser Scheitelfaktor oder dieses Verhältnis ist in Abbildung 3 dargestellt.
Andere Wellenformen haben andere Scheitelfaktoren, wie in Tabelle 1 unten für einige typische Wechselstromwellenformen dargestellt.
Die Bedeutung der Einschaltkapazität
Bei der Verwendung einer -Quelle zur Bestimmung des erforderlichen Einschaltstroms für ein zu prüfendes Gerät ist zu beachten, dass die AC-Quelle in der Lage sein sollte, für einen kurzen Zeitraum deutlich mehr Strom zu liefern, als für den Betrieb des zu prüfenden Geräts im eingeschwungenen Zustand erforderlich ist. Bei Motoren und Induktivitäten kann der Einschaltstrom das 10- bis 30-fache des Nennstroms betragen. Bei Ringkerndrosseln kann dieser Wert bis zum 50-fachen des Nennstroms betragen.
Die Strombegrenzung der Quelle kann sowohl in Bezug auf den Effektivstrom als auch auf den Spitzenstrom erfolgen. Bei Motoren und Induktionslasten beträgt der Scheitelfaktor des Einschaltstroms nur 1,414; wenn die Quelle also den Effektivstrom aufnehmen kann, wird auch der Spitzenwert aufgenommen. Bei gleichgerichteten AC-Eingangsgeräten ist der Scheitelfaktor des Stroms im Allgemeinen viel höher als 1,414, bis zu 2 oder 3 zu 1, so dass nicht nur der Effektivwert, sondern auch der Spitzenstromwert berücksichtigt werden muss. Die meisten verfügbaren Wechselstromquellen unterstützen Stromscheitelfaktoren von 2,5 bis 4 bei maximalem Effektivstromausgang.
Strombegrenzende Effekte
Wenn die Quelle nicht in der Lage ist, den erforderlichen Einschaltstrom zu liefern, kann sie zwar immer noch zum Testen des Normalbetriebs verwendet werden, aber der erforderliche Einschaltstrom kann nicht bestimmt werden, da die -Quelle auf Strombegrenzung geht - entweder auf Effektiv- oder Spitzenstrom oder beides - und dabei die Spannung begrenzt. Das bedeutet, dass das zu prüfende Gerät in der Regel immer noch anläuft oder sich einschaltet, aber nicht so schnell, wie es beim Betrieb am Netz der Fall wäre.
Verzerrung der AC-Quellenspannung
Hohe Spitzenströme und verzerrte Stromwellenformen wirken sich ebenfalls auf die -Quelle aus, da sie gegen die Ausgangsimpedanz der -Quelle wirken. Je niedriger die Ausgangsimpedanz der -Quelleist, desto geringer ist dieser Effekt. Abbildung 4 zeigt die Auswirkungen eines stark verzerrten Stroms auf die Verzerrung der Ausgangsspannung. Da der Strom seinen Spitzenwert in der Nähe des oberen Endes der Spannungswellenform erreicht, wird die Spannung nach unten gezogen, was zu einer gewissen Abflachung führt.
Um diesen Effekt abzumildern, bieten einige Modelle von Wechselstromquellen eine programmierbare Ausgangsimpedanz, mit der die Ausgangsimpedanz reduziert werden kann.