Batterien als Überspannungsschutz Grid Tie

[Windfuchs2]

Das Problem was ja schon einige getroffen hat sind Überspannungen des Generators die nur Sekundenbereich auftauchen,können die Fets schon liefern. Das scheint ein allgemeines Problem zu sein.Mir sagte ein Gleichrichterhersteller daß bis 600v Kurzzeit -Spitzenspannungen auftreten können.

Was sagen die Elektroniker ?Ich bin keiner.

Mir hat es beim Sturm im letzen Jahr den Grid Tie Inverter 1200W 24-52V geliefert trotz elektronischen Überspannungsschutz . Ich habe seitdem einiges ausprobiert . Nachdem mein Generator normalerweise laut nur 12 V Drehstrom hat habe ich damals mit einem bei e-bay angebotenen Spannungverdreifacher (drei Gleichrichter mit dazwischengeschalteten Elkos.) eingesetzt. Laut Meßgerät war es allenfalls eine Verdoppelung wenn überhaupt.Auch einen Spannungsbegrenzer im e-bay 50V hat auch funktioniert aber wahrscheinlich zu langsam.Jedenfalls hat es mir einige MosFets durchgehauen.
Ich habe den Spannungsverdoppler rausgehauen und einen 2A 24V Trafo bei dem ich jede Phase des Generators Ausgangsseitig(also falschrum) angeklemmt habe.Die Dritte Phase mit einem Elko zeitversetzt mit draufgeklemmt. Verhältnis ist 1:10,das heist daß die Generatorspannung x10 auch bei niedrigen Umdrehungszahlen steigt die Generatorspannung schnell auf die erforderlichen 13,5 V auf den Drehstromgleichrichter.Ausgangseitig (Gleichrichter)habe ich noch einen Elko zur Glättung.
Habe zum Test eine 12V 6Ah Bleiakku angehängt. Geht die Spannung über 12 V schluckt die Batterie alles weg die Spannung bleibt bei 13,5- 15 V .Bei höherer Drehzahl steigt nur der Ladestrom(laut Meßgerät).Werden schnell 15-16 V erreicht ist die Batterie voll.Wird die Batterie abgeklemmt bin ich schon schnell mal bei 60V u.mehr.

Der Grid tie Inverter beginnt nomalerweise bei 24 V einzuspeisen somit wird die Eingangsspannung einigermaßen konstant gehalten.
z. B. werden 3 12V Akkus Batterien in Reihe geschaltet .wobei es nicht auf die Kapazität ankommt.Dann bin ich bei 36 V
Batteriespannung.Die Batterie bestimmt die max Einspeisespannung ,sie ist über eine Leistungssperrdiode u. Sicherung parallel mit dem Inverter verbunden.So daß keine Batteriespannung an den Inverter fließen kann. . Gibt es irgendweche Spannungsspitzen werden diese von der Batterie absorbiert, ab 37 V schluckt die alles weg. dann könnte eigentlich nichts mehr passieren.Muß halt von Zeit zu Zeit entladen werden.

Gruß Windfuchs2

[vm]

Hallo Windfuchs2

Das einfachste ist du baust dir ein Power-Z-Diode aus einem großen IGBT (kostet etwa 35 Eur. in der Bucht ) einer 43 Volt 1,3 Watt Z-Diode und einem 1000 Ohm Widerstand (kostet ein paar Cent im Elektronikmakt ) bei hohen zu vernichtenden Leistungen noch einen großen Kühlkörper aus der Bucht oder was vom Schrott

so ein Teil ist sehr schnell und im Grunde nur mit dem Hammer zerstörbar und außer schon mal einen Lötkolben in der Hand gehabt zu haben erfordert es auch keine Elektronikkenntnisse (Schaltplan kann ich dir auf mahlen das ist bei 3 Bauteilen einfach)

mit Kühlkörper kannst du damit etwa 600 Watt dauerhaft Vernichten und Spannungsfest ist das kurzzeitig bis 1200 Volt und kann einige Kw Vernichten

mfg.Volker

[andreas]

Hallo,

mir scheint, dass hier einige Dinge durcheinander gebracht werden. Ich versuche, das mal etwas aufzuräumen.

Zunächst liefert ein Generator mal eben nicht die zehnfache Spannung oder mehr. Selbst ohne Last geht das nicht. Tauchen kurzzeitig höhere als die erwarteten Spannungen auf, so ist in aller Regel nicht der Generator die Ursache. Vielmehr ist die Ursache in der Natur zu suchen. Abgesehen von Funk- und Radareinstreuungen, die an exponierten Standorten tatsächlich auftauchen können, sind das statische Aufladungen durch Wind und Wetter. Da entstehen kaum Energien, aber eben hohe Spannungen. Die raffen Halbleiter in der angeschlossenen Technik gern dahin, schlicht durch die hohe Spannung oder durch einen sehr kurzen Entladeimpuls, der irgendwo durch die Technik rauschen kann.

Abhilfe gegen statische Aufladungen schafft eine Erdung an der Technik recht gut. Die muss nicht wirklich niederohmig sein, um solche Aufladungen abzuleiten. Hier habe ich eine Zuleitung zum Generator über einen etwas größeren (also spannungsfesten) 50-kOhm-Widerstand mit dem Schutzleiter verbunden. Der leitet statische Aufladungen recht sicher ab.

Eine zweite Ursache für hohe Spannungen können zeitweise Gewittereinflüsse sein. Da treten partiell auch recht hohe Spannungsdifferenzen zwischen hoch liegenden Teilen und der Erde auf. Wer einmal das unheilvolle Knistern in der Ladeschaltung gehört hat, weiß, was ich meine. Abhilfe ist ein gut geerdeter Windradmast mit einem massiven Erder. Der sollte Blitzableiterqualität haben, also nicht zu dünn ausgeführt sein. Was dabei auch hilft, ist eine kleine geerdete Fangstange, die den nahe liegenden Rotor ein wenig überragt. Die kann relativ dünn sein (hier tun es einige Fahrradspeichen auf dem blechernen Generatorhaus, längs zusammen gelötet) und oben spitz. Sie fängt Teilentladungen ab, die sonst in die Blätter gehen würden. Vorher hatte ich öfter kleine Brandstellen im metallenen Hagelschutz der Rotorblätter, danach nicht mehr.

Zusätzlich kann man alle Generatorzuleitungen mit kleinen Kondensatoren (pF-Bereich, spannungsfest) gegen Erde versehen und diese Zuleitungen über kurze dicke Drosseln (zehn Windungen Kupferlackdraht im selben Querschnitt wie die Zuleitung) leiten. Hinter den Drosseln eben solche Kondensatoren vorsehen. Das am Anfang und Ende der langen Zuleitung, fängt eine große Menge an schnellen Störimpulsen ab.

Erst, wenn das alles dran ist, kann man sich Gedanken um eine reguläre Leistungsbegrenzung machen. Da diese sehr schnell unhandliche Größenordnungen annehmen kann, schlage ich dort die klassische Crowbar mit Thyristor vor. Sie verheizt selbst kaum Leistung, sie schließt schlicht den Generator kurz. Und das muss er schon aushalten... Eine Schaltung von mir dazu ist in diesem Forum zu finden.

MfG. Andreas

[vm]

Hallo Andreas

der IGBT ist natürlich nur für vom Generator erzeugte Überspannung geeignet und nicht als Blitzableiter und ersetzt auch keine Erdung

dennoch ist er sehr schnell und fällt nicht gleich mit der Tür ins Haus weil mal 2Volt zu viel da sind ,da der Steuerspannungsbereich zum vollen öffnen des Transistors mehrere Volt beträgt was die Z-Diode fast zu einem Leistungsregler macht

mfg.Volker

[ÖkoFAN]

Moin,

... Gibt es irgendweche Spannungsspitzen werden diese von der Batterie absorbiert, ab 37 V schluckt die alles weg. dann könnte eigentlich nichts mehr passieren....

man sieht, dass Du Dir mindestens Gedanken in die richtige Richtung gemacht hast. Allerdings ist Deine Batterie leider sicherlich nicht das geeignete Mittel, um kurzzeitig auftretende Spannungsspitzen auf einer Leitung oder solche, die extrem hohe Anstiegsgeschwindigkeit haben, zu verhindern bzw. zu dämpfen/begrenzen. Auch die Ursache für diese Spitzen ist erst einmal ziemlich egal; sie können durch Schaltvorgänge in Netzumgebung (Maschinen, Leuchtstofflampen mit Uralt-Vorschaltgeräten) oder auch durch Gewitter bzw. G.-Induktion (Nahfeld-Einschlag) hervorgerufen werden.

Deine Batterie bzw. Akkus sind für solche auftretenden Spitzen (= Transienten) vieeeel zu langsam. Es müssen schon Bauelemente eingestzt werden, die richtig schnell sind.

Die bereits angesprochene Zener-Diode geht schon in die Richtung; optimal verrichten diesen Schutz nur Transient-Supressor-Dioden. Die Ansprech-Geschwindigkeit liegt hier bei wenigen Nanosekunden (also Milliardstel-S.). Alternativ bieten sich noch Gas-Entladungs-Ableiter an.
Nur so kann man empfindliche Elektronik einigermaßen wirksam schützen (100%-Lösungen gibr es hier beinahe nicht bzw. würden sie den Preisrahmen sprengen).

Bezugsquelle: Die üblichen Elektronik-Apotheken wie Conrad, Reichelt usw.

Langsam auftretende Spannungerhöhungen wird Deine Batterie natürlich "glattbügeln".

[Famzim]

Hallo

So eine Uraltmetode ist auch eine Abschirmung !
Ein offener Mikrophon-Eingang, läst die ganze Anlage brummen !
In Radio und Fernsehgeräten sind alle hochfrequenten Übertrager mit eine Aludose gegen Fremteinflüsse abgeschirmt.
So etwas sollte doch reichen denke ich mir
Also ein geerdetes Metallgehäuse !

Gruß Aloys.

[Markin]

Hallo,

Diese Störungen welche den Inverter zerstören können kommen doch vom Windrad oder über lange Leitungen von der
PV Anlage.
Der Akku ist doch sozusagen dabei gar nicht von Belang. Er läßt zwar nicht mehr als 12V, 24V oder36V zu. Macht das doch sehr gut. Aber er ist eben nicht in dem
Stromkreis der den Inverter schützen kann.
Gegen die schnellen Anstiege die da wetterbedingt kommen können, schützt doch ein Filter aus 3 Induktivitäten mit davor und danach je 3 Kapazitäten. So wie Andreas es vorschlug. Am Ende noch einen Elko
u. parallel zu diesem ein bipolarer Kondensator und eine Zenerleistungsdiode die etwas unter der höchsten zulässigen Eingangsspannung des Inverters liegt.
Was soll man sonst noch machen?
Gegen direkten Blitzeinschlag wollen und können wir ja sowieso nicht schützen.

Gruß Marco

[ÖkoFAN]

Hallo Marco und Aloys,

...Gegen direkten Blitzeinschlag wollen und können wir ja sowieso nicht schützen....

gegen direkten Einschlag ist man sowieso machtlos, klar. 100%- Absicherung dagegen ist auch nicht das Ziel, weil technisch fast nicht erreichbar und zu hohe Kosten. Der Aufwand sollte immer in Relation zum zu schützenden Pbjekt gesehen werden.

Wie Aloys sagt, ist eine Abschirmung (neben einer Erdung) sicher auch ein gute Maßnahme, ohne Zweifel. Auch Filter in jegliche Form tun ihren Zweck, aber eben nur begrenzt wegen endlicher Steilheit und Dämpfung.

Eine Leistungs-ZD ist ebenso absolut überfordert wegen viel zu großer Sperrschicht-Kapazität, die den eigentlich gewünschten Schaltvorgang erheblich verlangsamt. Dann kommen noch Leitungs-Induktivitäten, Kapazitäten des Aufbaus usw. dazu und sorgen für wiederum langsamere Reaktion. Folge: Empfindliche Halbleiter gehen über den Jordan...

Meine Empfehlung ist und bleibt an der kritischen Stelle (nämlich Eingang des GTI) die Surpressordiode. Nur die wird schnell genug durchschalten und gleichzeitig genügend Transient-Energie in Wärme umwandeln.

Preis ist hier wirklich nicht das Thema, die Dinger sind hinreichend billig geworden.

[andreas]

Hallo,

Varistoren sind ebenfalls sehr schnell und fangen Impulse sehr gut weg. Ich habe sie speziell in Wechselspannungskreisen mit viel Erfolg eingesetzt.

MfG. Andreas

[vm]

Ich dachte das so ein Gerät sowieso ein Zwei Varistoren am Eingang hat ,sowas hatschon jeder bessere Abwärtsregler ???

mfg.Volker