Schadet es den Solarzellen selbst , wenn man unendlich in Reihe schaltet, um so eine sehr hohe Spannung zu erreichen? Wenn ja, was passiert da?

4 Antworten

Nein direkt nicht allerdings kann es in Verbindung mit langen Leitungen zu Induktiven Effekten kommen die gegenläufige Spannungsspitzen erzeugen die die Zellen schädigen können.

Eine Freilaufdiode und ein Snubber sind daher bei hohen Spannungen nicht schlecht. Das ganze muss natürlich an die Busspannung angepasst werden.

Idr gibt es immer Systembedingte Beschränkungen die eine beliebig lange Serienschaltung aufgrund von Sicherheitsbedenken oder Bauteiltoleranzen nicht ermöglichen.

Hast Du einen Link zu einem Schaltplan, damit ich mir das vorstellen kann?

Wie nennt sich die Maximalspannung, die man mittels Reihenschaltung erreichen darf?

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@SeiEhrlich2020

Findet man im Datenblatt entweder als angabe der maximalen Module die man in Reihe betreiben darf oder zB als Maximale Isolationsspannung oder dergleichen.

Im Endeffekt musst du die Spannung nur begrenzen dann gehts schon zB eine Flybackdiode auf den Bus setzten oder dergleichen.

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@SeiEhrlich2020

100V ist noch nicht viel. Solangs dein Inverter kann kannst du die Zellen so verschalten solang du das Ordnungsgemäß machst.

Es kommt natürlich immer drauf an auf welcher Ebene du arbeitest. Wenn du die Solarzellen mit einem gekauften Inverter betreibst und die Zellen für den Einsatz zB am Dach gemacht sind, gibts kein Problem, aber frag am besten beim Hersteller der Zellen nach.

Wenn du hingegen Solarzellen selbst verschaltest und dann eben die Elektronik dazu selbst machst musst du das natürlich beachten.

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Woher sollen den die Induktiven Effekte kommen wenn kein Strom fließt?

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@DoctorBibber

Naja du wirst ja die Solarzellen am Ende für irgendwas benötigen oder und sobald du Energie entnimmst fließt Strom.

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@PeterKremsner

Ja dann fließt ein Strom doch die induktion hängt immer noch von der Änderung des magnetischen Flusses über Die Zeit ab.

Die magnetische feldstärke ist von der Höhe der angelegten Spannung U0 unabhängig. Und wir hätten erstmal nur eine Leiterschleife.

Wenn bei 1000V der selbe Strom wie bei 12V fließt unterscheiden sich die Effekte nicht.

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@DoctorBibber

Natürlich hängts vom Strom ab allerdings hängen so Dinge wie Inrushcurrent von der Spannung ab, dadurch gibt es dann eine Schwingung auf der Versorgungsleitung die auch von der Busspannung abhängt.

Nennt sich Ringing und da sollte man schon 20% Spannungszuwachs auf der Leitung einrechnen.

Da muss man zB bei DCDC Wandlern aufpassen sonst hat man nicht lange freude mit denen.

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@PeterKremsner

Ich weiß nicht wie du auf "Busspannung" kommst unter "Busspannung" verstehe ich die Spannung mit der ein Datenbus versorgt wird. Es geht aber nicht um Signalverarbeitung.

Machen wir das ganze mal nicht komplizierter als es ist. wir reden von einfachen Gesetzmäßigkeiten:

Uind=-ΔΦ/Δt

Das klassische Induktionsgesetz ist ein Spezialfall der Maxwellgleichung:

∇xE=-dB/dt

Die Rotation eines elektrischen Feldes führt zu der negativen Ableitung der Rotation eines magnetischen Feldes und umgekehrt.

Hier ist erstmal nichts mit Spannung. Die zeitliche Änderung des Stromes führt zu einer zeitlichen Änderung des magnetischen Feldes was wiederum vom elektrischen Leiter erfahren wird und in diesem eine elektrische Spannung induziert.

Ändert der Strom sich Sprunghaft, so kann die elektrische Spannung theoretisch riesen groß werden, die Induktivität der Schaltung zwingt den Strom zum weiter fließen und das hast du vor allem dann wenn du einen elektrischen Kreis abschaltest.

Deshalb verfügen auch DC Relais auch über Antiparallel geschaltete Dioden. Über diese kann sich das magnetische Feld entladen, sodass keine zu hohen Spannungen induziert werden.

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@DoctorBibber

Auch Versorgungsleitungen werden manchmal als Bus bezeichnet. Im Englischen nennt man die Highpower Bus und Stromschienen werden zB auch als Busbar bezeichnet.

Ja ich weiß dass die Induktionsspannung nur vom Strom abgängt das ist ja auch nichts neues. Aber der Einschaltsstrom sowie die Höhe und der Zeitliche Verlauf von Stromspitzen hängen insbesondere bei Schaltwandlern von der Spannung und Last ab.

Wir haben zB bei einem 60V zu 12V DCDC nach einer Induktiven Leitung bei 20V Spannung 40V Spannungsspitzen gemessen. Bei den vollen 60V warens Spitzen bis zu etwa 110V allerdings hat das der Wandler natürlich nicht überlebt. Da war nach einem kleinen Knall nur noch die Pins vom IC auf der Platine.

Ein Snubber oder ein Aluminium Elko (der aufgrund seiner ESR wie ein Snubber wirkt) hat den Ripple dann auf 65V gesenkt. Grund dahinter qar weil zum einen die Zuleitungen lang waren und der DCDC aufgrund des kleinen Ausgangsstromes im Burstmode gelaufen ist der einfach schnellere Schwingungen erzeugt als der normale PWM Modus.

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@PeterKremsner

Ich meine natürlich die Spannung alleine erzwingt nicht die höheren Spannungsspitzen aber die Elektronik dahinter kann in diesem Fall durchaus zu größeren Spannungsspitzen führen.

Am Ende bilden ja die Eingangskondensatoren mit der Leitung einen Schwingkreis und der wird durch diese steilen Stromspitzen angeregt und ist zumindest durch Kerkos nicht sonderlich stark gedämpft.

Das muss man eben bedenken und die Spannungsfestigkeit der Schaltung auch danach auslegen. Pi mal Daumen schlägt man 10% Reserve drauf.

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Ab einer gewisse Spannung kann es zu Isolationsschäden kommen, da die Zellen selber nur eine gewisse hohe Spannung aushalten. Das wäre dan ein Kurzschluss und würde die Zelle Zerstören.

Das Potenzial bleibt doch pro Solarpanel gleich ! Was erzählst Du da?

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@SeiEhrlich2020

Wenn du die in Reiheschaltes wird die Spannung jeder Zelle Addiert, dadurch steigt die spannung. zB. Eine Solarzelle gibt 20Volt ab und die Isolierspannung liegt bei 200V, du dürftest 5 Solarzellen in Reiheschalten. Wenn du aber noche dazu machst würdest du eine Spannung von 220V haben. Bei der Letzte Zelle wäre die Spannung zu hoch und es würde zu Isolationsfehler entstehen, dadurch würde die Zelle Zerstören werden.

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@michele1450

Addiert ist es nur wenn man den gesamten String misst. Misst man pro Zelle gibt es auch nur diese Voltage an!

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die einzelnen Zellen haben trotzdem immer nur eine Teilspannung (Reihenschaltung von Widerständen) Bei einer Reihenschaltung von Spannungsquellen addieren sich die Teilspannungen zu einer Gesamtspannung aber die Teilspannungen die an den Zellen selber anliegen bleibt gleich.

Deshalb nein. Theoretisch könntest du auch 10 Millionen Zellen in Reihe schalten sofern dies technisch Sinn machen würde.

Man sollte nur die Leitungsenden nicht zu dicht zusammenbringen...

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@Wechselfreund

Ach, das ist was neues. Aber klar: Es ist Nachvollziehbar. Wie weit auseinander sollten diese bei 100v sein?

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@SeiEhrlich2020

100 V sind harmlos bei vernünftiger Isolierung. In den Versorgungsleitungen bei Geräten mit 230 V liegen sie direkt nebeneinander. Vor abisolierten Enden sollte man Respekt haben!

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@Wechselfreund

230 V AC macht bei weitem nicht solche Sprünge wie 230 V DC! Entschuldigung! Das kann an nicht gleich stellen. Ich dachte auch mal, dass ich mich bei AC Sicherungen bedienen kann. Pustekuchen!

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@SeiEhrlich2020

Verstehe ich inhaltlich nicht. 100 V sind 100 V, zumindest bei DC. Und bei 230 V AC schwankt die Spannung letztendlich zwischen den Scheitelwerten.

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@Wechselfreund

Beim DC handelt es sich um einen Gleichstrom. AC ist Wechselstrom. Bei dem Wechselstrom bzw (es geht ja um die Spannung) Wechselspannung geht der Sinus im zeitlichen Verlauf immer mal wieder durch den 0 punkt. Das heißt die Spannung baut sich auf und wieder ab. Aus diesem Grund reist ein Lichtbogen bei einer AC Spannung leichter ab als bei einer Gleichspannung, denn hier haben wir keine periodische Änderung der Spannung, hier bleibt sie Konstant und bringt so immer genug Energie pro Ladung auf um die zwischen den Kontakten liegende Luft zu Ionisieren und somit einen leitfähigen Plasmakanal herzustellen. Die Folge ist, dass die Luft keine Zeit hat sich in den Grundzustand zu bringen.

Die Reichweite für einen Funken auch "Schlagweite" genannt liegt bei Luft bei Normalbedingungen etwa bei 1kV/mm. Jedoch ist die Schlagweite von weit mehr Faktoren abhängig als nur die Spannung wie mittlere freie Weglänge des Gases, Luftfeuchtigkeit, Geometrie der Elektroden etc.

Da man nicht jede der Faktoren immer mit einbeziehen kann und es zu erheblichen realitätsfernen unterschieden kommen kann, ist dieser Wert nur eine grobe Abschätzung. Sie soll lediglich zur Abschätzung der Situationen dienen.

Der Funkenschlag selber ist von der Art der Spannung jedoch relativ unabhängig. Ist die Spannung erreicht muss nur genug Zeit für die Ionisation sein und ein Funke springt über.

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@Wechselfreund

Es springt weiter, weil es lange Zeit die Luft zu ionisieren! AC wechselt da dann und es wieder erneut versuchen die Luft zu ionisieren. Google doch einfach mal nach DC-Sicherungen. Diese Sicherheitslücke solltest Du DRINGEND schließen!

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@SeiEhrlich2020

Bei einer Sicherungen geht es weniger um einen Funkenüberschlag sondern um einen Lichtbogen, das ist ein unterschied. der eine entsteht beim Abschalten der Last der andere bei ausreichend hoher Spannung. Beim Abschalten sorgen zusätzlich induktive Effekte der Last für ein weiter fließen der Ladungsträger, bei einem Sinus reist genau dieser schneller ab als bei einer Gleichspannung. Bei dem Funkenschlag ist es auch einen unterschied da die Zeit wie du schon sagst doch eine erhebliche Rolle bei der Ionisation spielt jedoch ist es aus technischer Sicht nicht wichtig, denn den Funken zwischen den Elektroden will man in der Regel vermeiden die Frage ging ja darum wie nah man die Elektroden zusammen bringen kann ohne ein Risiko eines Funkenschlags und dazu dient der ungefährer Richtwert von 1kV/mm um genügend Abstand zu bekommen da spielt es dann auch keine Rolle ob wir AC oder DC haben. Bei den Sicherungen ja hast du Recht AC Sicherung sollte man auf keinen Fall für DC Kreise verwenden.

Natürlich sollte man auch hier beim Funkenschlag aufpassen und nicht bei einer 230V Sinusspannung mit 230V rechnen sondern mit dem Spitzenwert der Spannung U^ der bei 230V 325V erreichen kann (+-10% Toleranz der Netzspannung).

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@DoctorBibber

Danke für deinen informativen Beitrag. Um einen Lichtbogen erst einmal aufzubauen reichen doch aber 100 V kaum aus?

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@Wechselfreund

Kommt auf den Abstand an und was natürlich zwischen den Elektroden ist (Luft, Isolierung what ever) es reicht auch eine 9V Blockbatterie. Kannst ja ein kleines Experiment aufbauen mit einer Batterie einem Verbraucher (z.b. einer kleinen 9V Glühbirne) und jedes mal wenn du die Elektroden dann ganz nah zusammen bringst siehst du immer mal wieder einen kleinen Blitz. Ich denke das Phänomen hat bestimmt jeder schon beobachtet.

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@DoctorBibber

die Frage ging ja darum wie nah man die Elektroden zusammen bringen kann ohne ein Risiko eines Funkenschlags und dazu dient der ungefährer Richtwert von 1kV/mm

hattest du geschrieben. Bei 9 V komme ich da auf 9 Mikrometer.

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@Wechselfreund

genau das ist die Geschichte mit Faustregeln und realen Werten. Es dient nur einer groben Abschätzung. Du kennst ja nicht die Luftfeuchtigkeit in deinem Raum und auch die Geometrie der Elektroden müssen einbezogen werden. Das wird eine relativ komplizierte Rechnung wenn man es realistisch haben möchte. Dem sollte man sich also bewusst sein. 1kV/mm sagt man also nur um sicher zu gehen.

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Wenn du eine Zelle im Schatten verdeckst, dann nimmt die ganze Reihe keine Leistung mehr auf.. also allein deswegen schon nicht wirklich praktikabel..

Bist du sicher?

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@Wechselfreund

Ja, wenn es wirklich nur in Reihe ist, dann aufjedenfall. Habe ich sogar schon mal in der Berufsschule ausprobiert.

Macht ja auch Sinn. Ist ja mit einem Weihnachts-LED Streifen ähnlich, nur der emittiert Licht und absorbiert es nicht

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@VINC767

Wenn Batteriezellen in Reihe sind und eine liefert keine Spannung mehr hat man doch auch noch die Summe der übrigen?

Bei LEDs ist es eine Reihenschaltung, bei der eine Unterbrechung den Stromfluss verhindert, wenn eine LED kaputt ist.

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@VINC767

Hab gefunden, was deine Aussage stützt. Allerdings auch

Damit das beim Solarmodul nicht passiert, befinden sich in der Anschlussbox auf der Rückseite des PV-Paneels Dioden. Die sorgen dafür, dass der Strom auch bei Verschattung einer Hälfte oder auch nur einer einzelnen Zelle weiter fließen, die andere Hälfte des Moduls weiterarbeiten kann. Ein derartig verschattetes Solarmodul liefert immer noch den gleichen Strom, aber nur noch die halbe Spannung - also 9V.

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