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Wolfgang Horejsi(R)

26.07.2021,
22:43

@ xy

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» » SPA20N60C3
»
» Ziemlich viel Kanalwiderstand, eben weil unnötigerweise 600V.

Was besseres habe ich nicht in meiner Grabbelkiste gefunden.

Wenn eh geheizt werden soll, kann man den Transistor doch gleich an die Wasserleitung anflanschen. Dann wäre der Wirkungsgrad doch egal...

el-haber

27.07.2021,
10:32

@ xy

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» Du willst den Solarstrom verheizen? Dazu ist er eigentlich zu schade...
»
» Nimm dann wenigstens MOSFETs, 300V Typen reichen und verursachen wenig
» Verlustleistung.

Hallo xy,
an MOS-FET hatte ich auch gedacht - zur Sicherheit High-Side-Treiber verwenden, da ich nicht sicher sein kann, dass nicht irgendwo eine Masseverbindung besteht.

Das verheizen von PV-Leistung habe ich auch lange Zeit als Vergeudung von Ressourcen abgetan.
Mittlerweile hat sich das Verhältnis aber gedreht - PV-Module sind bei gleicher Netto-Leistung billiger und einfach zu installieren als Thermische Module.
Außerdem gibt es einen Doppelnutzen - die Elektrische Leistung kann zuerst in Akkus gespeichert werden und wenn diese voll sind der Brauchwasserkessel "geladen" geladen werden.

Ich hab einfach keine Lust mich mit dem EEG auseinander zu setzen, da ich das als staatliche Gängelung betrachte. - Also keine Einspeisung - keine Verbindung zum Netz.
(Aber das ist Off-Topic und nicht wert weiter ausdiskutiert zu werden )

cu
St

bigdie(R)

27.07.2021,
13:26

@ el-haber

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

Ich würde da kein PWM machen. Entweder unterschiedliche Heizungen umschalten um das anzupassen,
oder gleich eine "Halbleiterheizung" bauen also mehrere mosfets parallel, die Konstantstrom ziehen, ähnlich einer elektronischen Last. Die setzt man auf ein Alu 4-Kannt Rohr und eine kleine Pumpe pumpt das Wasser durch. Dann muss das auch nicht zwingend mit 230V laufen, Mosfets mit kleinerer Spannung dürften billiger sein. Damit kannst du die Spannung konstant halten oder auch MPPT tracken mit einem mikrorechner.

Sel(R)

Radebeul,
27.07.2021,
19:05

@ bigdie

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

Kann man die Mosfets denn nicht gleich auf einen Kupferbügel 10x25xLänge schrauben und diesen Bügel flächig an den Druckbehälter anbringen? Gibt bestimmt eine geeignete Stelle. Natürlich darf man den Bügel nicht so festschrauben, das man vorher Löcher in den Behälter donnern muß :-D Keine Ahnung, vielleicht geht das Anlöten vom Kupferbügel (sind die Kupferbehälter innen beschichtet?) oder kleben/schweißen... Natürlich baut man die Mosfets zuletzt drauf.

Nur ein Gedanke, keine technische Vorlage!

LG Sel

--
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Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

Sel(R)

Radebeul,
27.07.2021,
21:41

@ Wolfgang Horejsi

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» Wenn eh geheizt werden soll, kann man den Transistor doch gleich an die
» Wasserleitung anflanschen. Dann wäre der Wirkungsgrad doch egal...

Schrieb ich in meinem Posting weiter oben schon. Hier gilt sogar: Je schlechter der Wirkungsgrad des Bauelementes, desto besser (die Heizleistung) :-D

LG Sel

--
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Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

Hartwig(R)

28.07.2021,
09:54

@ bigdie

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» oder gleich eine "Halbleiterheizung" bauen also mehrere mosfets parallel,
» die Konstantstrom ziehen, ähnlich einer elektronischen Last. Die setzt man
» auf ein Alu 4-Kannt Rohr und eine kleine Pumpe pumpt das Wasser durch.

Viele Mosfets sorgen durch Parallelschaltung der Rth zwischen Mosfet und Wärmeaustauscher für besseren Wärmeübergang auf den Wärmeaustauscher und verteilen dort auch die Wärme besser. Und dann das ganze Gebilde gegenüber der Umgebung gut thermisch isolieren. Bleibt noch die effektive Einbindung auf der “Wasserseite“ zu optimieren (Speicher im Boiler-Vorlauf ?).

bigdie(R)

28.07.2021,
11:34

@ Sel

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» (sind die
» Kupferbehälter innen beschichtet?) oder kleben/schweißen... Natürlich baut
» man die Mosfets zuletzt drauf.
»
» Nur ein Gedanke, keine technische Vorlage!
»
» LG Sel
Die Behälter sind nicht aus kupfer. Gibt Pufferspeicher aus Stahl, aus Stahl verzinkt oder auch für Trinkwasser innen emailliert und etwas teurer gibt es welche aus Edelstahl. Alles nicht sonderlich gute Wärmeleiter.

Kannst die mosfets höchstens innen rein in so eine Hülse setzen. also sozusagen den mantel der Heizpatrone. Wie du die dann wärmetechnisch aber an innen ans Rohr nageln willst, weis ich nicht:-D
Da bräuchte man ein halbrundes kupfer oder Aluprofil mit dem richtigen Durchmesser. Machbar ist sicher alles, aber einfacher ist das Alu 4-Kantrohr + Pumpe. Hat man am Boiler unten und in der Mitte oder oben einen Anschluss, reicht evtl auch die Schwerkraft um das Wasser zu bewegen.

Sel(R)

Radebeul,
28.07.2021,
19:31
(editiert von Sel
am 28.07.2021 um 19:42)


@ bigdie

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

Dann also die "Uraltlösung" für hohe DC Lasten: Für niedrigste Kosten und längste Lebensdauer würde ich Heizspiralen einbauen (Standardbauteil), dazu kräftige DC-Relais mit Blasmagnet und parallelen angepassten Snubberglied, halbwegs intelligente Steuerung (eigentlich auch Standard). Der Zuverlässigkeit wegen und der Unempfindlichkeit gegenüber Störungen (oder Störsignalen) würde ich zum Schalten der Last keine Halbleiter verwenden. Die Heizspiralen kann man ja mehrfach vorsehen und je nach verfügbarem Strom in Reihe, parallel, eben gruppenweise schalten. Also nach dem Prinzip Nachtspeicherofen. Solls trotz aller Vernunft die analoge Lösung sein, wie wäre es mit einem entsprechend angesteuerten motorisierten fetten Sparstelltrafo?

Bei den Relais sind die mit Blasmagnet noch bezahlbar und recht klein. Relais mit Vorschaltkontakt oder Wolframbeschichtung auf dem Kontaktsatz sind echt teuer im Vergleich und schwer zu bekommen. Schaltschützen sind preiswert und gut, nerven aber mächtig durch das Schaltgeräusch.
Der Sparstelltrafo in der notwendigen Größe hat vergleichbar kleine Verluste einer wie auch immer gearteten Steuerung. Wird insgesamt eine Preisfrage werden.

LG Sel

--
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bigdie(R)

28.07.2021,
21:19

@ Sel

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» Nachtspeicherofen. Solls trotz aller Vernunft die analoge Lösung sein, wie
» wäre es mit einem entsprechend angesteuerten motorisierten fetten
» Sparstelltrafo?
Musst du nur noch den Sparstelltrafo für DC erfinden:-D

el-haber

29.07.2021,
13:22

@ Offroad GTI

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

»
» Ein MPPT-Wechselrichter hilft da auch nicht viel. Der findet zwar den Punkt
» auf der Kennlinie, bei welcher das Modul die maximale Leistung abgibt. Aber
» wenn die unter der Leistung des Heizwiderstandes liegt, hast du auch nicht
» viel gekonnt.

Danke für die Einschätzung - vor allem das mit dem MPPT - da bricht dann auch die Spannung am Ausgang zusammen - oder der WR regelt komplett ab.

Direktes Anschließen wäre mein Vorschlag gewesen - in Verbindung mit PV-Modulen findet immer eine Leistungsanpassung statt (Stromquelle in Abhängigkeit der Beleuchtung)

Es sind Heizleisten aus einem Standard-Sortiment verfügbar, die pro Meter so 150W an 230V haben.
Ich sehe schon - es braucht 2 Arten von Steuerung:
- Je nach MPPT Leisten dazu oder weg schalten
- Je nach Raumtemperatur das selbe.
Idee war auch , über ein Speicherglied (Drossel, Kondensator) und genügend hoher Schaltfrequenz eine kontinuierliche Leistungsanpassung über alle Heizelemente zu erreichen.
Ich werde mich auf jeden Fall noch nach Heizelementen umsehen, die zwischen 12V und 60V zu betreiben sind und entsprechende Leistungen abgeben.
zumindest ist da ein Schalten mit MOS-FET bei geringen Kanal-Widerständen möglich.

vielen Dank an alle für die konstruktiven Beiträge
cu
st

solarkineu

30.07.2021,
11:42

@ el-haber

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

Da wäre noch eine andere Idee.
parallel zu den Modulen einen dicken Kondensator schalten und mit PWM so einstellen
das die maximale Leistung aus den Modulen entnommen wird.
Vorteil es können die vorhanden Heizwiderstände verwendet werden.
da die 230V erhalten bleiben.
Nachteil die Kondensatoren werden ziemlich gross
und es gibt EMV Störungen.
Eine bessere Anpassung der Modulleistung an die Widerstände gibt es nicht.
Eine Temperaturüberwachung des Wassers ist auch noch möglich

Wolfgang Horejsi(R)

30.07.2021,
17:30

@ solarkineu

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» Da wäre noch eine andere Idee.
» parallel zu den Modulen einen dicken Kondensator schalten und mit PWM so
» einstellen
» das die maximale Leistung aus den Modulen entnommen wird.
» Vorteil es können die vorhanden Heizwiderstände verwendet werden.
» da die 230V erhalten bleiben.
» Nachteil die Kondensatoren werden ziemlich gross
» und es gibt EMV Störungen.
» Eine bessere Anpassung der Modulleistung an die Widerstände gibt es nicht.
» Eine Temperaturüberwachung des Wassers ist auch noch möglich

Wer die max. Leistung braucht, braucht kein PWM.
Um Wasser zu erwärmen, reicht jeder 2-Punktregler.

solarkineu

30.07.2021,
23:00

@ Wolfgang Horejsi

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» Wer die max. Leistung braucht, braucht kein PWM.
» Um Wasser zu erwärmen, reicht jeder 2-Punktregler.

Leider wird doch PWM gebraucht
Beispiel
Die Module liefern 220V 0,5 A Heizwiderstand 220 Ohm Leistung 0,5 x 220 = 110V x 0,5 A = 55 W
jetzt mit Kondensator sehr gross 220V 0,5A Heizwiderstand 220 Ohm Leistung 1A * 220V = 220W x PWM 0,5 = 110W
also das Doppelte.
Je höher die Schaltfrequenz desto kleiner der Kondensator

bigdie(R)

31.07.2021,
16:28

@ solarkineu

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» » Wer die max. Leistung braucht, braucht kein PWM.
» » Um Wasser zu erwärmen, reicht jeder 2-Punktregler.
»
» Leider wird doch PWM gebraucht
» Beispiel
» Die Module liefern 220V 0,5 A Heizwiderstand 220 Ohm Leistung 0,5 x 220 =
» 110V x 0,5 A = 55 W
» jetzt mit Kondensator sehr gross 220V 0,5A Heizwiderstand 220 Ohm
» Leistung 1A * 220V = 220W x PWM 0,5 = 110W
» also das Doppelte.
» Je höher die Schaltfrequenz desto kleiner der Kondensator
Dein kondensator erhöht nicht die leistung des Solarmoduls. das Modul ist eine Konstantstromquelle. Man kann die Ausbeute gerinfügig steigern, wenn man den MPP tract und die Spannung auf dem Level hält, wobei das eher auch Augenwischerei ist. An einem Tag wie heute oder Gestern ändert sich das praktisch alle 30s. wenn sich permanent Wolken vor die Sonne schieben. Ehe die Steuerung den richtigen MPP gefunden hat, ist der schon wieder auf einem anderen Spannungsniveau. Da ist es wirklich einfacher und ähnlich effizient, die Module direkt an die Heizung zu schalten. Egal. ob die Spannung dann auch 10 oder 50V zusammen bricht oder auch mal 230V erreicht.

solarkineu

31.07.2021,
23:14

@ bigdie

PWM-Regler für 230V Gleichspannung an Heizwiderstand

» » » Wer die max. Leistung braucht, braucht kein PWM.
» » » Um Wasser zu erwärmen, reicht jeder 2-Punktregler.

» Dein kondensator erhöht nicht die leistung des Solarmoduls. das Modul ist
» eine Konstantstromquelle. Man kann die Ausbeute gerinfügig steigern, wenn
» man den MPP tract und die Spannung auf dem Level hält, wobei das eher auch
» Augenwischerei ist. An einem Tag wie heute oder Gestern ändert sich das
» praktisch alle 30s. wenn sich permanent Wolken vor die Sonne schieben. Ehe
» die Steuerung den richtigen MPP gefunden hat, ist der schon wieder auf
» einem anderen Spannungsniveau. Da ist es wirklich einfacher und ähnlich
» effizient, die Module direkt an die Heizung zu schalten. Egal. ob die
» Spannung dann auch 10 oder 50V zusammen bricht oder auch mal 230V erreicht.

Der Kondensator macht aus der Stromquelle eine Spannungsquelle
der Regler muss die Belastung so einregeln das die Spannung konstant bleibt
Diese Spannung wird wieder bestimmt von der Modulkennline.