Spannungsbegrenzung

 
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Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 01.12.2021 - 19:22 Uhr  ·  #1
Hallo,

kann man irgendwie auf der 3 Phasen AC Seite eines Windgenerators die Spannung begrenzen?

Mein Wechselrichter schaltet bei 160V DC immer die Bremse für 5 Minuten rein, das würde ich gerne irgendwie unterbinden...

Ha da jemand evtl. einen Tipp?

Viele Grüße
Stefan
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 01.12.2021 - 22:15 Uhr  ·  #2
Ja das machen sie gerne, und sei froh darüber! Sonst würden sie sich nämlich intern zerlegen.
Ganz nebenbei, was ist das für einer?

Um ein Hochlaufen der Spannung zu vermeiden, haben anständige Klein-WKAs ja eine aerodynamische Abregelung mittels Furl-System bzw. Helikopter-Funktion.
Was hast Du da für ein Windrad?
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 03.12.2021 - 16:54 Uhr  ·  #3
Das Problem ist, dass das Furling erst bei einer zu hohen Spannung einsetzt. Genaue Infos und Bilder siehe Link in Signatur.

Der WR ist eine Sonderanfertigung von SolarInvert, einer der bereits bei 25 VDC mittels DC/DC Wandler beginnt Strom zu erzeugen. Er geht dann bis 155 VDC bei 2,5 kW.

Ich hätte gerne einen WR gehabt, der eine höhere Spannung verträgt, aber da gibt es einfach nichts passendes auf dem Markt. Geräte mit höheren Spannungen starten dann auch meistens erst bei einer höheren Spannung, meistens so um die 100 Volt.

Es kommt zum glück nicht an vielen Tagen vor, dass die Anlage permanent abgeschaltet wird, nur am letzten Mittwoch war es wieder extrem...

Ich habe ja meinen manuellen Bremsschalter, evtl. sollte ich da mittels Spannungsmessung und Schütz einfach mal bei 115 VAC (=155VDC) für ein paar Sekunden die Lastwiderstände zuschalten, dann bremst er kurz, was eine kleine Böe vermutlich schon überbrückt, hilft das nicht, weil Wind zu stark, dann überschreitet er trotzdem die 160 VDC und der WR bremst...
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 03.12.2021 - 21:19 Uhr  ·  #4
Hallo

Es könnte ein zweiter Bremsschalter parallel mit einer Last zb 500 W an stürmischen Tagen das Abschalten verhindern.

Gruß Aloys.
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 03.12.2021 - 22:14 Uhr  ·  #5
Na ja,
Besser wäre eine blitzschnell wirkende
PWM Bremse.

Die würde eben in millisec die Energie ableiten, ohne den WR auszubremsen.

SO aber,..
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 04.12.2021 - 14:33 Uhr  ·  #6
Ich teste einfach mal, ich habe hier noch ein Eberle Spannungsmessrelais liegen und in meiner Bremse habe ich 3x 4,7 Ohm 300 Watt Widerstände, die werde ich dann einfach mal über das Relais automatisch mit einem 230V 40A Schütz zuschalten lassen...

Also bei 115V müsste das Relais anziehen und bei 100V wieder abfallen, da 4,7 Ohm ja schon fast ein Kurzschluss ist, da wird das Relais dann sicherlich nur sehr kurz anziehen und die Anlage mal kurz anbremsen.

Ich hoffe für den kurzzeitigen stärkeren Wind sollte das reichen, und wenn es permanent zu viel ist, dann greift halt die Bremse, das ist dann halt so.

Mal schauen wie/wann ich das hin bekomme...
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 04.12.2021 - 15:06 Uhr  ·  #7
Hallo Raudi

4,7 Ohm an 100 V gibt aber über 2 kw ! alle 3 in reie etwa 700 W auf einer Phase.

Gruß Aloys.
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 04.12.2021 - 16:33 Uhr  ·  #8
@ Raudi:
So geringe Hysteresen wie 115 zu 100V gibt es bei mechanischen Relais aber i.A. nicht. Kann sein, dass es erst bei 60V abfällt.
Aber auch damit kann man vermutlich was machen. Gibts wenigstens kein "Schaltklappern".

Da Du an die Gleichspannung intern nicht ran kommst, wäre ein separater Drehstromgleichrichter denkbar, mit Kühlkörper.
Dahinter dann die Hilfslast. Da kannst Du bei 3*4,7 Ohm dann variieren. Evtl. in Reihe, wie FamZim geschrieben hat.

Zuvor würde ich aber mal nachsehen, ob über der Windgeschwindigkeit, bei der das Furl-System endlich greift, statistisch noch nennenswert Energie vorhanden ist. Ist Standort-abhängig.
Nach diesem Bild wäre ein Rausschwenken bei erst bei über 13 m/s nahe Berlin (Mittelwind 4,1) völlig ok.

Wenn der 4-min Kurzschluss aber zu oft passiert, dann würde ich erst mal versuchen, das Furl-System eher ansprechen zu lassen.
Wenn federbelastet, Federn gibt es z.B. hier. https://www.febrotec.de/ Würde mich auf die aus NIRO beschränken.
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 05.12.2021 - 11:02 Uhr  ·  #9
Hallo

Releis kann man tunen mit Zehnerdiode in Reie.
Zehnerdiode mit 100 V und 24 V Releis.

Gruß Aloys.
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 05.12.2021 - 14:32 Uhr  ·  #10
Und/oder mit Reihenwiderstand, eistellbar.
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 05.12.2021 - 19:21 Uhr  ·  #11
Hallo

Mit Releis ist das so eine Sache, da hab Ich mal eine Entladeschaltung aufgebaut.
Steigt die Spannung an der Spule nur langsam an, nähern sich die Kontakte auch nur zögerlich.
Die haben nicht den nötigen Druck für den Schaltstrom und bilden Funken, und schmoren oder brutzeln.
Es sollte schon eine ausreichende Spannung anliegen damit der "Anker" fest anzieht.
Die Schaltung wirt über einen Taster gestartet.
Meine Schaltung hat auch 2 Releis die haubtsächlich das Abschalten bei sinkender Spannung genau schalten.
Das erste bestimmt die Abschaltspannung, löst die Kontake und damit den eigenen Haltestromkreis und die Spannungsversorgung vom Lastlereis.
Die Spannung wirt über eine Diodenkette mit Stufenschalter eingestellt.
Einfach die Spannung gemessen und an der Skala notiert.

Gruß Aloys.
Che
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 06.12.2021 - 09:57 Uhr  ·  #12
Zitat
Steigt die Spannung an der Spule nur langsam an, nähern sich die Kontakte auch nur zögerlich.
Die haben nicht den nötigen Druck für den Schaltstrom und bilden Funken, und schmoren oder brutzeln.

Ist bei manchen Bauarten denkbar.
Allerdings steigt die Kraft durch beginnenden Weg überproportional, so dass sich ein Schaltverhalten ergibt, mit akustischem Klick. So sollten sie gebaut sein.
Muss überprüft werden.

Zur Sicherheit kann man dem Auslöse-relais noch ein Lastrelais folgen lassen.
Dann Schaltstrecke bei Ersterem stromarm.
Che
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 07.12.2021 - 10:35 Uhr  ·  #13
Noch einmal zum mangelnden Kontaktdruck im Übergangsbereich: Ich glaube nicht, dass so etwas Produktreife erlangt.
Zumal der ÜB-Bereich mit Z-Dioden ja nur eingeengt wird und nicht verschwindet.

Was aber mit Z-Dioden zu schaffen ist: Es wird die Schalthysterese vermindert, also der Abstand von Einschaltspannung zu Abschaltspannung.
Dazu eine Mesung an einem kleinen 24V-Relais:
EIN: 14,3V (bezogen auf 24V: 60%
AUS: 5V.....................................21%
Ist typisch.

Bei Hochrechnung der 14,3V auf 100V (wird es kein Relais geben aber mal als Beispiel) wäre AUS bei 35V.
Das kann unangenehm niedrig sein, denn es dauert mölicherweise lange, bis das mal abfällt.

Bei Reihenschaltung einer Z-Dioden Kombination mit 86V wäre EIN bei 100V, AUS aber schon bei ca. 90V. 100-(14-5)
Es darf aber alleine durch den Spannungsfall der Ersatzlast am Innenwiderstand des Generators die Spannunmg nicht schlagartig um 10V oder mehr fallen! Dann würde es Relaisklappern geben.

Dann muss die Ersatzlast reduziert werden, oder ein 60V-Relais genommen werden. Dann ist ne höhere Schalthysteres zu erwarten.
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 07.12.2021 - 17:01 Uhr  ·  #14
Hallo

Da das zuschalten einer Last immer mit Spannungsabfall reagiert, zumal die Last schon etwas grösser ausfallen sollte, schlage Ich mal eine Diodenkette vor als Last.
Einfach 6 oder 7 kleine Solarpanele in reie an die gleichgerichtete Spannung.
Dann fließt nur Strom wenn die Spannung steigt.
Es gibt keine geschaltete Last.
Der Strom fließt nur wie Wasser aus einem vollen Eimer der überläuft.


Gruß Aloys.
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 07.12.2021 - 20:50 Uhr  ·  #15
Wirken wie ne Leistungszenerdiode. Gute Idee!
Ist eben so, dass die Zellen in Sperrrichtung nicht wie ne Diode wirken, sondern wie ne Zenerdiode.
Hatte gelesen, dass sie bis zum 5-fachen des Nennstromes in Normalbetrieb als PV-Platte vertragen.
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 08.12.2021 - 08:56 Uhr  ·  #16
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 08.12.2021 - 09:56 Uhr  ·  #17
Weil es für 100V ein regelrechtes Grab an Dioden bedeuten würde, die ab einer gewissen Verlustleistung auch noch auf Kühlkörper montiert werden müssten. Kann ein gemeisamer sein, aber das wird für 1000 oder gar 2000W ein rechter Brocken, und billig auch nicht.

Bei PV-Platten hat man den Vorteil, dass man beim 12V Modul schon mal ca. 23V Leerlaufspannung hat. Aus meinem Gedächtnis wird die zu einer Art Zenerspannung, wenn die von Außen angelegte Spannung überschritten wird.

Wenn das stimmt mit dem bis zu 5-fachen zul. Nennstrom, dann hättest Du mit dieser Platte schon mal um 500W zul. Verlustleistung. Und kein Grab an Lötstellen und Montageaufwand.

Bei 4 Platten in Reihe wär man dann bei ca. 92V, bei einer weiteren bei 115.
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 08.12.2021 - 10:48 Uhr  ·  #18
Hallo

Man kann einfach die Platten in die Sonne legen und ohne Last die Spannung messen.
Bei dieser Spannung verbrauchen die Zellen schon den eigenen Strom und eine höhere Spannung läst diesen dann weiter ansteigen.
Ich hatte schon Messungen gemacht, war wohl bei der großen Windmühle, bis auf 20 A bei einer Zelle mit nur 5 mal 10 cm .
Aber keine 23 V sondern nur 20,x V liegt auch an den Zellen.
Je 2 Zellen Rücken an Rücken sind eine schicke Heizung, leider nur bei Überlast.
Da der Regler, nach Angaben bei über 160 V aussteigt sollte man auch etwas dichter daran gehen und nicht zu viel verschenken.
Ein stärker gefortertes Windrad bringt auch mehr Winddruck auf, und die Heli- oder Furling-Sicherung spricht eher an.

Gruß Aloys.
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 08.12.2021 - 11:45 Uhr  ·  #19
Zitat geschrieben von Che

Weil es für 100V ein regelrechtes Grab an Dioden bedeuten würde, die ab einer gewissen Verlustleistung auch noch auf Kühlkörper montiert werden müssten. Kann ein gemeisamer sein, aber das wird für 1000 oder gar 2000W ein rechter Brocken, und billig auch nicht.

Liegt wohl im Auge des Betrachters. 200 Stück 4007 in SMD Bauform auf Lochraster in Reihe wären 20 Euro. Ich scheue den Lötaufwand aber auch nicht.
Che
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Re: Spannungsbegrenzung

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Gepostet: 08.12.2021 - 16:46 Uhr  ·  #20
Wenn es die sind, dann bleibts in Reihe bei 1A. Bei 100V dann 100W. So ein PV-Modul mit 1/2 m Fläche kann aber locker 500W in Wärme umwandeln.

Natürlich gilt, "jeder wie er mag". Auch die Version mit durch ZD getrimmtem Relais und Zusatzlast ist nach wie vor eine Möglichkeit.

Dennoch habe ich nochmal Messungen gemacht, mit einem PV-Feld 12V 50W:

Leerlaufspannung bei solch trübem Wetter: 15,8V
Bei Bestrahlung mit einem Halogenstrahler 150W: 17,7V
Abgedeckt: 0V, erwartungsgemäß. Gemessen -0,1V, warum auch immer.

Dann Labornetzgerät dran, + an +, noch ne Diode mit Kühlkörper so dazwischen, dass kein PV-Strom in das Netzgerät fließen kann, sondern nur aus ihm heraus. Ich bin da vorsichtig.

Ergebnisse:

Mit 150W Beleuchtung
I [A] :...0,006...0,5.....2,0.......5,0
U [V]:. 16......21,9...25,16...27,5


Ohne Licht (abgedeckt)
U [V]:. .........21,84...24,38...27,22

Ab zu ziehen wäre jeweils noch die Flussspannung der Si-Diode.

Ein Temperatureinfluss auf die Spannungen war zu verzeichnen.
Aus 27,5V wurden nach einiger Zeit 27,35V.

Auswertung

Man sieht, dass solche PV-Platten bezüglich "Z-Dioden Kennlinie", wenn es darum geht, um 110V die Spannung zu begrenzen, damit bei 160V der WR nicht den Generatorkurzschluss für 4 min rein haut, geeignet erscheinen.
Dabei macht es offensichtlich wenig aus, ob sie beleuchtet sind, oder nicht.

Wenn mit PV-WR gearbeitet wird, und nach dem Generator ne Drehstrombrücke kommt, an der Gleichspannung dann so eine Kette aus einigen PV-Feldern, könnte man ja denken:
Wunderbar, bei Überspannung wirkt die PV als Begrenzung, und wenn das Windrad schwächelt als Energiequelle.
Das wird so nicht gehen.
Bezüglich PV schon, aber das Windrad wird durch die Gleichrichterdioden in der Drehstrombrücke abgetrennt.
Wirken durch die höhere Spannung der PV als Schaltdioden.

Daher gehört noch ne Sperrdiode zwischen Gleichrichtspannung vom Windrad und PV-Platten zur Spannungsbegrenzung.
Dann klapps wieder mit dem Windrad.

Ob man diese PV-Platten, da sie in der Funktion ja unterfordert sind, auch noch an einen Netzwechselrichter anschließen kann,
und im Fall der Spannungsbegrenzung für das Windrad, der 2. WR damit klar kommt?
Möglich wärs.
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