Hallo zusammen,
ich habe ein Messgerät gebaut mit dem man den Kurzschlussstrom eines
Photovoltaik-Strangs messen kann (soll man jedenfalls können).
Problem: das Einbaumessgerät verabschiedet sich, sobald ich den Schalter
I1 schließe.
Schaltungserklärung:
I1 = PV-Strang - max 1000V-Leerlaufspannung/20AKurzschlussstrom
der 10mOhm-Widerstand ist ein Shunt um indirekte Strommessung zu machen.
Das Amperemeter ist ein Einbaumessgerät, das max. 200mV messen kann.
Bisheriges Vorgehen:
Durch den Shunt wird der PV Strang (fast) kurzgeschlossen.
D.h., dass bei einem Strom von 10A nur noch 100mV beim Messgeräteeingang
anliegt (theoretisch).
Das klappt theoretisch auch mit Multisim.
Vermutliches Problem:
Beim Schliessen der Schalter liegt kurzzeitig (Spannungsspitze)
die volle 1000V-Leerlaufspannung am Messgeräteeingang an, bis sich die
Spannung durch den 10 mOhm Widerstnd auf 100mV reguliert hat.
Wie kann ich diese Spannungsspitze abfangen?
Mittler Weile habe ich schon eine Feinsicherung auf der +Seite des
Messeingangs eingebaut und zusätzliche eine Surpressordiode parallel zum
10mOhm Widerstand geschaltet.
Leider sprechen beide Bauteile nicht an, so dass das Messgerät zerstört
wird.
Wäre echt super, wenn einer von Euch ein Lösung für dieses Problem hat.
Am Besten ne fertige Schutzschaltung mit Dimensionierung.
Wahrscheinlich haben die Solarzellen eine Kapazität, die die 2000V noch
Bruchteile von Sekunden aufrecht erhalten kann.
Sascha schrieb:> Das Amperemeter ist ein Einbaumessgerät, das max. 200mV messen kann.
Ist es nicht eher ein Voltmeter, wenn es Volt misst? Was ist die
zerstörungsfreie Maximalspannung?
Schau dir den Einschaltvorgang auf einem Oszi mit hohem Vorteiler also
1:100 an.
Schalte das Messgerät erst zu wenn der Shunt schon angeschlossen ist,
und zuerst wieder weg. Wenns nur ein Tester ist, dann machs über ein
Taster, der für die eigentliche Messung extra gedrückt werden muss.
Ansonsten über Relais, die Du entsprechend mit Verzögerung schaltest.
Alexander Schmidt schrieb:> Ist es nicht eher ein Voltmeter, wenn es Volt misst? Was ist die>> zerstörungsfreie Maximalspannung?
Richtig! Es ist ein Voltmeter. Ich möchte mit dem Shunt eine Indirekte
Strommessung machen.
Die zerstörungsfreie Maximalspannung ist 45V.
Das Problem ist schon identifiziert.
Im ersten Moment liegen die vollen 1000V Leerlaufspannung an.
Diese müssen irgendwie weggefiltert werden.
U.R. Schmitt schrieb:> Schalte das Messgerät erst zu wenn der Shunt schon angeschlossen ist,> und zuerst wieder weg. Wenns nur ein Tester ist, dann machs über ein> Taster, der für die eigentliche Messung extra gedrückt werden muss.> Ansonsten über Relais, die Du entsprechend mit Verzögerung schaltest.
Das mit dem Extraschalter möchte ich eigentlich nicht.
Bei der Sache mit dem Relais, weiß ich nicht, welches Signal ich nutzen
sollte, um die Zuschaltung des Messeinganges zu aktivieren.
Vor das Messgerät (parallel dazu) gehören zwei anti-parallel geschaltete
Dioden, und in die Leitung vom Shunt zum Meßgerät ein Widerstand von ein
paar Kiloohm. Bei Rv = 5kOhm fließen bei 1kV ~200mA. Dann brennt auch
nichts mehr ab.
Warnung: Wer bei den Spannungen und Strömen nicht weiß, was er macht,
der sollte besser die Finger davon lassen! Das kann auch schnell in der
Kiste enden!
Carsten Wille schrieb:> Warnung: Wer bei den Spannungen und Strömen nicht weiß, was er macht,> der sollte besser die Finger davon lassen! Das kann auch schnell in der> Kiste enden!
Und noch dazu bei Gleichspannung. Ich wette der TE hat keine Ahnung
welche Schalter er zum Ausschalten des Meßstromes braucht damit der mehr
als ein paar wenige Schaltvorgänge mitmacht.
Gruß Anja
Anja schrieb:> Carsten Wille schrieb:>> Warnung: Wer bei den Spannungen und Strömen nicht weiß, was er macht,>> der sollte besser die Finger davon lassen! Das kann auch schnell in der>> Kiste enden!
Erstmal danke für den Vorschlag.
Was ist denn,wenn sich die Spannung durch durch den Shunt auf 200mV
stabilisiert hat.
Dann habe ich diese Spannung ja nicht mehr am Voltmetereingang anliegen,
oder?
Noch dazu: Das Einbauvoltmeter hat einen Innenwiderstand von 1 MOhm
>> Und noch dazu bei Gleichspannung. Ich wette der TE hat keine Ahnung> welche Schalter er zum Ausschalten des Meßstromes braucht damit der mehr> als ein paar wenige Schaltvorgänge mitmacht.>> Gruß Anja
Hallo Anja,
Das mit dem Schalter ist schon bedacht.
Habe mir von einerholländischn Firma einen Schalter für 1000V/30A DC
anfertigen lassen. War zwar nicht gerade günstig aber da sollte ich kein
Problem mehr haben.
Gruß
Sascha
Sascha schrieb:> Was ist denn,wenn sich die Spannung durch durch den Shunt auf 200mV> stabilisiert hat.> Dann habe ich diese Spannung ja nicht mehr am Voltmetereingang anliegen,> oder?> Noch dazu: Das Einbauvoltmeter hat einen Innenwiderstand von 1 MOhm
Dann verfälscht der Vorwiderstand von 5kOhm das Meßergebnis um ein
halbes Prozent. Und die Dioden sperren, weil ihre Durchlass-Spannung
nicht erreicht wird.
Vorwiderstand, Dioden und Meßgerät werden permanent, d.h. ohne Schalter
an den Shunt angeschlossen.
BTW: Wofür muß man überhaupt die Anlage mit einem Kurzschluss stressen?
Carsten Wille schrieb:> Sascha schrieb:>> Was ist denn,wenn sich die Spannung durch durch den Shunt auf 200mV>> stabilisiert hat.>> Dann habe ich diese Spannung ja nicht mehr am Voltmetereingang anliegen,>> oder?>> Noch dazu: Das Einbauvoltmeter hat einen Innenwiderstand von 1 MOhm>> Dann verfälscht der Vorwiderstand von 5kOhm das Meßergebnis um ein> halbes Prozent. Und die Dioden sperren, weil ihre Durchlass-Spannung> nicht erreicht wird.>> Vorwiderstand, Dioden und Meßgerät werden permanent, d.h. ohne Schalter> an den Shunt angeschlossen.>> BTW: Wofür muß man überhaupt die Anlage mit einem Kurzschluss stressen?
Hallo Carsten,
Wofür benötige ich denn noch den Vorwiderstand bei deinem Vorschlag
(habe mal aufgezeichnet, wie ich Deinen Vorschlag verstehe)
Wenn die Dioden die Spannungsspitze wegleiten kommt die 1KV doch sowieso
nicht dort an, oder?
Habe auch noch die Suppressordiode eingezeichnet, wie ich Sie schon in
der Schaltung habe. Wieso löst diese nicht aus?
Wenn die Dioden nicht auslösen, müsste es doch wie auf dem Bild zu
sehen, mit der Spannungsverteilung aussehen,oder?
Was würdest Du denn für Dioden nehmen?
Gruß und vielen Dank für Deine Hilfe.
Sascha
Carsten Wille schrieb:> Bei Rv = 5kOhm fließen bei 1kV ~200mA. Dann brennt auch> nichts mehr ab.
Vorausgesetzt der Widerstand ist für 1kV und die Impulsbelastung
spezifiziert. Bei "normalen" Widerständen müßte man allein für die
Spannungsfestigkeit 5 oder 10 in Reihe schalten. Aber ich würde sowieso
aus Sicherheits+Redundanzgründen das ganze symmetrisch mit mindestens 4
Widerständen aufbauen.
Der Verlust durch die Widerstände läßt sich sicher am Einbauinstrument
wieder herauskalibrieren. Bei den Dioden müßte man mal sehen ob der
Leckstrom bei 200mV ausreichend niedrig ist oder ob mehr als 2 Dioden
notwendig sind.
Gruß Anja
Sascha schrieb:> Wofür benötige ich denn noch den Vorwiderstand bei deinem Vorschlag> (habe mal aufgezeichnet, wie ich Deinen Vorschlag verstehe)
Der Vorwiderstand gehört zwischen Shunt und den dioden nicht erst
danach.
BTW. zeichne mal deine Schaltung mit allen parasitären Bauelementen ein.
(1 mm Leitungslänge = 1nH als Drossel insbesonders am Shunt) und das
Einbaumeßgerät sowie das Solarpanel mit allen parasitären Kapazitäten
gegen Schutzleiterpotential.
Gruß Anja
Anja schrieb:> Sascha schrieb:>> Wofür benötige ich denn noch den Vorwiderstand bei deinem Vorschlag>> (habe mal aufgezeichnet, wie ich Deinen Vorschlag verstehe)>> Der Vorwiderstand gehört zwischen Shunt und den dioden nicht erst> danach.>> BTW. zeichne mal deine Schaltung mit allen parasitären Bauelementen ein.> (1 mm Leitungslänge = 1nH als Drossel insbesonders am Shunt) und das> Einbaumeßgerät sowie das Solarpanel mit allen parasitären Kapazitäten> gegen Schutzleiterpotential.>> Gruß Anja
Hallo Anja,
das krieg ich nicht hin.
1. handelt es sich um ein Modul sondern um ganze Stränge von Modulen,die
bereits auf nem Dach montiert sind.
Außerdem soll das Messgerät nicht nur einen Strang messen, sondern
verschiedene Stränge mit verschiedenen Modultypen.
Wie soll ich Dir da pauschal eine Leitungslänge nennen?
In unserem Unternehmen sind alleine dieses Jahr ca. 15MW Leistung auf
Dächer gebracht worden. Da kann ich nicht für jede einzelne Anlage die
parasitären Bauelemente bestimmen.
Aber danke für den Hinweis mit dem Widerstand.
Gruß
Sascha
Sascha schrieb:> Hallo Carsten,>> Wofür benötige ich denn noch den Vorwiderstand bei deinem Vorschlag> (habe mal aufgezeichnet, wie ich Deinen Vorschlag verstehe)> Wenn die Dioden die Spannungsspitze wegleiten kommt die 1KV doch sowieso> nicht dort an, oder?> Habe auch noch die Suppressordiode eingezeichnet, wie ich Sie schon in> der Schaltung habe. Wieso löst diese nicht aus?> Wenn die Dioden nicht auslösen, müsste es doch wie auf dem Bild zu> sehen, mit der Spannungsverteilung aussehen,oder?> Was würdest Du denn für Dioden nehmen?>> Gruß und vielen Dank für Deine Hilfe.>> Sascha
Mal ehrlich gesagt, Du hast von E-Technik bzw. Elektronik wenig bis
keine Ahnung. Aber spielst mit dieser Schaltung mit Deinem Leben rum.
Lass' es besser sein. Mit einem Kurzschluß kann man auch ganz schnell
ein Feuer erzeugen!
Rva
------
------+-------| |--------+-------+-------|
| ------ | | |
|-| | | --------
| | --- --- | DMM |
| |Rs / \ D1 \ / --------
|-| --- --- |
| ------ | | D2 |
------+-------| |----------------+--------
------
Rvb
Rs = 10mR
Rva = 2x 1k5 in Reihe, Spannungsfestigkeit pro Widerstand 500V DC!
Rvb = 2x 1k5 in Reihe, dito
D1, D2 = 1N4007
Hallo Carsten,
Nochmal vielen Dank.
Aber ich habe in keinster Weise vor, mir das Leben zu nehmen:)
Dass ich keine Ahnung habe,denke ich nicht.
Ich bin lediglich bis vor kurzem 12 Jahre in der Mobilfunksparte
gewesen.
Dort habe ich nichts mit solchen Schaltungen zu tun gehabt.
Ich muss erst langsam wieder in Theorie für solche Schaltung reinkommen.
Der Kurzschlussstrom soll für Wartungszwecke der PV-Anlagen gemessen
werden, um so schneller einen Defekt zu erkennen.
Zusätzlich wird dazu noch die Leerlaufspannung gemessen.
Die Messschaltung hierfür besteht auch schon und ist schon erfolgreich
getestet worden.
Aber nun erkläre mir doch mal, warum die Suppressordiode nicht auslöst.
Ist die in Ihrem Ansprechverhalten zu langsam?
Gruß
Sascha
Die Suppressor-Diode dürfte genau so schnell in den Silizium-Himmel
verdampfen, wie die Innereien des Meßwerks. Die Energie am Shunt ist im
Einschaltmoment viel zu groß.
Wenn die Zuleitungen keine Induktivität hätten und die Solar-Panel eine
unendliche Kapazität, dann würden bei 1kV Klemmenspannung ständig 100kA
durch den Shunt fließen. Er würde in Sekundenbruchteilen verdampfen. Da
aber die Zuleitungen sehrwohl eine Induktivität besitzen und die
Solar-Panel auch nur eine endliche Kapazität, kommt es nur zu einer
kurzen Stromspitze, bis Panel-Kapazität auf die Kurzschlußspannung
entladen ist.
Bei einem Gesamt-Vorwiderstand von 6kOhm können bei 1kV maximal 0,167A
durch die Dioden D1 und D2 fließen. Damit sollte die Schutzbeschaltung
dauerhaft wirksam bleiben.
Sascha schrieb:> das krieg ich nicht hin.> 1. handelt es sich um ein Modul sondern um ganze Stränge von Modulen,die> bereits auf nem Dach montiert sind.
Das hätten wir vielleicht vorher wissen müssen. -> die 1000V sind also
vermutlich mit großen parasitären Kapazitäten behaftet. Die Zuleitungen
haben bis zu mehrere 10-100 uH an Induktivität. -> am Leitungsende
können kurzzeitig auch deutlich mehr als 1000 V auftreten.
Carsten Wille schrieb:> Damit sollte die Schutzbeschaltung> dauerhaft wirksam bleiben.
Vorausgesetzt die 1000V suchen sich nicht einen anderen Weg durch das
Meßgerät z.B. über die parasitäre Kapazität der Trafowicklung.
Wie sieht es mit der Isolation des Einbaumeßgerätes aus. Ist diese für
1000V + entsprechende Überspannung durch Induktivitäten (bis zu Faktor
10 oder 20) ausgelegt?
Sascha schrieb:> Aber nun erkläre mir doch mal, warum die Suppressordiode nicht auslöst.> Ist die in Ihrem Ansprechverhalten zu langsam?
Die Dioden sind recht schnell. Langsam wird das Ansprechverhalten dann
wenn man die Zuleitungen falsch anschließt. Richtig wird es dann wenn
man die Supressordiode wie einen Vierleiteranschluß behandelt. Also das
Meßwerk unmittelbar rechts und links am Chip der Diode angeschlossen und
der Anschluß an den Shunt dann irgendwo (im Idealfall über Widerstände
oder Induktiviäten) am dicken Draht. Das gleiche Anschlußschema
(4-Leiter) gilt übrigens für den Shunt der hoffentlich Induktivitätsfrei
ist.
Eine andere Möglichkeit wäre ein Spannungsüberschlag im Einbaumeßgerät.
In dem Fall merkt die Diode das nicht mal. Bei 20-facher Überspannung
reichen dann die 2 * 500V-Widerstände dann auch nicht mehr...
Da wäre die Frage dann ob in irgendeiner Form z.B. am Shunt geerdet
werden kann ohne daß die ganze Sache im Fehlerfall dann abfackelt.
Gruß Anja
Anja schrieb:> Da wäre die Frage dann ob in irgendeiner Form z.B. am Shunt geerdet> werden kann ohne daß die ganze Sache im Fehlerfall dann abfackelt.
Mit geerdeten Meßgeräten wäre ich sehr sehr vorsichtig. Wenn die Anlage
irgendwo einen Masseschluß hat, kann das böse ins Auge gehen.
Aber ich gebe Dir Recht, daß Kurzschlußstrom-Messgerät als solches muß
schon nach außen gut isoliert sein. 5kV Spannungsfestigkeit mindestens.
Eigentlich müsste CAT IV mit 1,5KV reichen, aber die Klasse geht nur bis
1kV.
Vier Widerstände mit 500V DC Spannungsfestigkeit in 2W Draht-Ausführung
sind bestimmt ausreichend dimensioniert. Immerhin sinkt der Strom nach
dem Kurzschluß auf ~20A. Die kurze Zeit der Überlast können diese
Widerstände in der Regel ab.
>> In unserem Unternehmen sind alleine dieses Jahr ca. 15MW Leistung auf
Dächer gebracht worden.
Und da gibts in der ganzen Firma keinen, der weiss was er da tut?
Auweia!
Also. Ein Solarpanel ist eine Stromquelle. Da darf man nicht einfach den
Kreis oeffnen, sonst gibt's die Leerlaufspannung des Pannels von 1000V.
Ich hab schon bei einer 200V Anlage 5cm lange Funken gezogen. Bring mal
einen Schalter, der 1000V DC trennen kann... kein Witz.
A...aha Soooo. schrieb:> Ich hab schon bei einer 200V Anlage 5cm lange Funken gezogen. Bring mal>> einen Schalter, der 1000V DC trennen kann... kein Witz
Das angefügte Bild zeigt den Schalter, der diese Last trennen kann.
Carsten Wille schrieb:> Aber ich gebe Dir Recht, daß Kurzschlußstrom-Messgerät als solches muß>> schon nach außen gut isoliert sein. 5kV Spannungsfestigkeit mindestens.
Das Gehäuse ist aus 6mm dicken Polyprophylen
(Durchschlagsfestigkeit:650V/µm)
Anja schrieb:> Das hätten wir vielleicht vorher wissen müssen. -> die 1000V sind also>> vermutlich mit großen parasitären Kapazitäten behaftet. Die Zuleitungen>> haben bis zu mehrere 10-100 uH an Induktivität. -> am Leitungsende>> können kurzzeitig auch deutlich mehr als 1000 V auftreten.
Tja Anja! Lesen!!! Hier der Anfangstext meiner Frage:
Sascha schrieb:> Hallo zusammen,>>>> ich habe ein Messgerät gebaut mit dem man den Kurzschlussstrom eines>> Photovoltaik-Strangs messen kann (soll man jedenfalls können).
Nun zu Deiner Sorge mit dem Trafo.
Das Messgerät wird mit Batterie betrieben.
Die Versorgung und der Messeingang des Messinstrumentes liegen nicht auf
einer gemeinsamen Masse und sind somit galvanisch voneinander getrennt.
Langt Euch das jetzt zur Beruhigung als Info.
Wie schon erwähnt bin ich nicht ungelernt, ich taste mich nur nach 12
Jahren einfälltiger Erfahrung in der Mobilfunkbranche an ein neues
Aufgabengebiet ran.
Bei nem Handy setzt man sich eben eher mit Problemen wie HF-Störungen,
RX/TX Signalverfolgung,etc. auseinander und nicht mit Sachen, wie dem
Bau eines Messgerätes für 1000V DC.
Für alle die professionell DC Spannungen dieser Grössenordnung
zuverlässig Schalten wollen: Die Kilovac Produkte (von Tyco) haben sich
gut bewährt. Auch nicht billig, aber jeden Euro wert.
Mit Deinem Lieferanten habe ich keine Erfahrung und möchte nichts gegen
Ihn gesagt haben.
Mein Sohn (2) hat gestern das erste Mal einen Weidezaun berührt. Man
lernt...
Hauspapa
Hauspapa schrieb:> Für alle die professionell DC Spannungen dieser Grössenordnung>> zuverlässig Schalten wollen: Die Kilovac Produkte (von Tyco) haben sich>> gut bewährt. Auch nicht billig, aber jeden Euro wert.>> Mit Deinem Lieferanten habe ich keine Erfahrung und möchte nichts gegen>> Ihn gesagt haben.
Danke für den Hinweis mit Tyco.
Hatte ich auch versucht.
Leider brauche ich für das gesamte Messgerät (die Zeichnung ist nur ein
Auszug) einen 4 poligen Umschalter mit 1-0-2 Stellung.
Und den haben die auch nicht.
Mein Hersteller ist Santon aus Holland und die haben eine
Einzelfertigung für mich gemacht.
Schaltung.png
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