mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Überspannungsschutz für Laderegler an Solarpanel


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
Autor: Henry K. (sammx)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo alle zusammen!

Ich habe ein 12V 30W Solarpanel, das laut Datenblatt eine maximale 
Spannung von 21,3V hat. An dem Panel ist ein Step-Down-Modul 
angeschlossen, das 5V-Ausgangsspannung hat und mehrere parallel 
geschaltete Laderegler (TP4056) versorgt. Endverbraucher sind ein 
Arduino Pro Mini, Wemos D1 mini, zwei kleine Motoren und mehrere 
Sensoren.

Nun möchte ich zwischen dem Solarpanel und dem Step-Down-Modul einen 
Überspannungsschutz installieren. Das Step-Down-Modul verkraftet maximal 
40V. Der Überspannungsschutz soll vor Blitzeinschlägen in der Nähe 
(keine Direkten) schützen.

Ich recherchiere schon seit einiger Zeit und konnte auch schon 
herausfinden, dass ein Varistor als Überspannungsschutz dienen sollte.
Allerdings ist mir noch unklar, wie genau ich einen Varistor in die 
Schaltung einbinden muss und welcher Varistor (24V ?) dafür zu empfehlen 
ist. Was ist sonst noch zu beachten?

Über euren Rat wäre ich sehr dankbar.

Autor: Dieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Varianten haengen davon ab ob alles kompakt galvanisch isoliert nah 
beinander vorliegt oder Leitungslaengen und Erdungskonzepte vorliegen.
Dh die Glaskugel schreibt es uns hier nicht.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Henry K. schrieb:
> Über euren Rat wäre ich sehr dankbar

Erst mal Elektronik-Grundlagen lernen.

Es step down ist denkbar ungeeignet nach einem Solarpanel. Man nutzt 
gerne MPP maximum power point, das funktioniert aber nur mit 
nachgeschaltetem Akku, wohin auch sonst mit der maximalen Energie wenn 
der Verbraucher sie gerade nicht benötigt. Deine &V Laderegler sind also 
grisser Quatsch, nimm einen 12V Akku. Wenn es unbedingt 3.6V Akku sein 
muss, wandle die Solarpanelspannung von 12V auf 3.6V durch ungeregelten 
Step Down (Tiefsetzsteller) PWM von 23% Einschaltdauer, auch hier dann 
aber nur EIN Akku (bei LiIon können mehrere Zellen direkt parallel).

Vor Blitz in der Nähe schützen verdrillte Leitungen (kleine Fläche 
zwischen hin und rück, gleichmässig in alle Raumrichtungen verteilt).

An einem Solarpanel können sowieso nicht mehr als Leerlaufspannung 
anliegen, weil es dann Dioden in Leitrichtung sind. Schlechter ist die 
Gegenrichtung, der Eingang könnte also eine Verpolschutzdiode bekommen.

Autor: Henry K. (sammx)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Erst mal vielen Dank für eure Antworten.

MaWin schrieb:
> Erst mal Elektronik-Grundlagen lernen.

Ja das versuche ich auch, allerdings hapert es noch hier und da (sachte 
ausgedrückt).


Dieter schrieb:
> Die Varianten haengen davon ab ob alles kompakt galvanisch isoliert nah
> beinander vorliegt oder Leitungslaengen und Erdungskonzepte vorliegen.
> Dh die Glaskugel schreibt es uns hier nicht.

Die Schaltungen sind galvanisch nicht getrennt. Zwischen Solarpanel und 
den Rest der Schaltung liegt ein ca. 3m langes flexible Kabel. Der Rest 
der Schaltung ist sehr nah beieinander (max. 0.5m Kabellänge). Geerdet 
ist nur der Rahmen des Solarpanels.


MaWin schrieb:
> Es step down ist denkbar ungeeignet nach einem Solarpanel. Man nutzt
> gerne MPP maximum power point, das funktioniert aber nur mit
> nachgeschaltetem Akku, wohin auch sonst mit der maximalen Energie wenn
> der Verbraucher sie gerade nicht benötigt. Deine &V Laderegler sind also
> grisser Quatsch, nimm einen 12V Akku. Wenn es unbedingt 3.6V Akku sein
> muss, wandle die Solarpanelspannung von 12V auf 3.6V durch ungeregelten
> Step Down (Tiefsetzsteller) PWM von 23% Einschaltdauer, auch hier dann
> aber nur EIN Akku (bei LiIon können mehrere Zellen direkt parallel).

Ich habe noch einige 18650-Akkus Zuhause, die ich auch gerne verwenden 
möchte. Zudem reicht die erzeugte Energie im Winter oftmals nicht aus, 
weshalb ich in regelmäßgen Abständen manuell die Hälfte der Akkus lade 
und die andere Hälfte damit ersetze. Einen 12V Akku und ein Ladegerät 
müsste ich erst kaufen, wozu ich wenig Lust habe. Gibt es einen anderen 
Weg, bei meiner aktuellen Schaltung überschüssige Energie abzuführen?


MaWin schrieb:
> An einem Solarpanel können sowieso nicht mehr als Leerlaufspannung
> anliegen, weil es dann Dioden in Leitrichtung sind. Schlechter ist die
> Gegenrichtung, der Eingang könnte also eine Verpolschutzdiode bekommen.

Das Panel hat bereits eine Diode verbaut.


MaWin schrieb:
> Vor Blitz in der Nähe schützen verdrillte Leitungen (kleine Fläche
> zwischen hin und rück, gleichmässig in alle Raumrichtungen verteilt).

Das verstehe ich nicht ganz. Kannst du das näher ausführen?

Autor: Lothar M. (zwickel)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Deine ursprüngliche Absicht:

Henry K. schrieb:
> Der Überspannungsschutz soll vor Blitzeinschlägen in der Nähe
> (keine Direkten) schützen.

kannst du glatt vergessen, denn:
Henry K. schrieb:
> Zwischen Solarpanel und
> den Rest der Schaltung liegt ein ca. 3m langes flexible Kabel. Der Rest
> der Schaltung ist sehr nah beieinander (max. 0.5m Kabellänge). Geerdet
> ist nur der Rahmen des Solarpanels.

Diese Kabellängen sind viel zu kurz um bei einem Blitzschlag in der Nähe 
eine nennenswerte Spannung darauf zu induzieren.
Wäre der Einschlag allerdings so nahe, dass er doch eine höhere Spannung 
induzieren könnte, dann würden dich auch alle Schutzmassnahmen nicht vor 
dem Verlust der Elektronik schützen.

Autor: Der Andere (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lothar M. schrieb:
> Diese Kabellängen sind viel zu kurz um bei einem Blitzschlag in der Nähe
> eine nennenswerte Spannung darauf zu induzieren.

Kannst du diese These begründen?

Bei uns hat ein 1,5m Monitorkabel gereicht um den Ausgang der 
Grafikkarte zu grillen.
Sowohl Monitor, als auch der Rest des Rechners haben überlebt, incl. des 
2. Monitorausgangs der Grafikkarte.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Henry K. schrieb:
> Ich habe noch einige 18650-Akkus Zuhause, die ich auch gerne verwenden
> möchte. Einen 12V Akku und ein Ladegerät
> müsste ich erst kaufen

Schalte 4 18650 in Reihe. Wenn diese 'Protection PCB' haben ist alles 
was du tun musst das Solarpanel über eine Diode in Reihe anschliessen. 
Ohne Protection PCB muss man einen Überladeschutz, Tiefentladeschutz und 
Balancer einbauen.

Hintendran kommen dann dranschaltbare step down Regler auf 5V, die von 
10V bis 25V durchhalten sollten.

Und wenn du im Winter den Strom herantragen musst, ist dein angebliches 
Solardings lächerlich. Vielleicht funktioniert es bei obenstehender 
Auslegung dann endlich mal richtig (mehrere Akkus kann man parallel 
anschliessen).

Verdrillen heisst verdrillen, hilft gegen induzierten Blitz, 
Verpolschutzdiode hast du ja schon.

Autor: Henry K. (sammx)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> Und wenn du im Winter den Strom herantragen musst, ist dein angebliches
> Solardings lächerlich.

Das ganze System läuft 24/7.
Im Winter hat man oftmals ein bis 2 Wochen am Stück sehr drübes Wetter 
(morgens Nebel) und max 9h Tageslicht. Da werden die Akkus schonmal 
leer.


MaWin schrieb:
> Schalte 4 18650 in Reihe. Wenn diese 'Protection PCB' haben ist alles
> was du tun musst das Solarpanel über eine Diode in Reihe anschliessen.
> Ohne Protection PCB muss man einen Überladeschutz, Tiefentladeschutz und
> Balancer einbauen.
> Hintendran kommen dann dranschaltbare step down Regler auf 5V, die von
> 10V bis 25V durchhalten sollten.

Die 18650 haben PCB, also werd ich das mal ausprobieren.


MaWin schrieb:
> Verdrillen heisst verdrillen, hilft gegen induzierten Blitz,
> Verpolschutzdiode hast du ja schon.

Benötige ich dann gar keinen Varistor?

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Henry K. schrieb:
> Benötige ich dann gar keinen Varistor

Nein, dein Solarpanel entspricht einer extrem leistumgsstarken und 
pulsbelastbaren 21V Z-Diode.

Zudem schützen VDR nicht gut: Ein S14K14, der bei 22V maximal 10mA 
durchlässt, begrenzt 10A nur sicher auf 43V, also das doppelte.
Da ist deine Elektronik schon kaputt, du sagtest sie hält nur 25V aus.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.