12V DC Stromquelle umschalten / Netzvorrangschaltung

[stephezapo]

Ich möchte in einem Ferienhaus eine Photovoltaik-Anlage nutzen um eine LED-Beleuchtung zu realiseren.
Dazu habe ich eine entsprechend dimensionierte Inselanlage, zusätzlich gibt es einen Dieselgenerator, wenn mal mehr Power vonnöten ist.

Der Maximalverbrauch der Beleuchtung liegt überschlagsmäßig bei ca. 200W, sprich 16-17A bei 12V.
Nun möchte ich aber, falls der Generator läuft, dass die Stromversorgung über ein Netzteil geschieht.

Heisst also:
Generator aus: Strom kommt aus der PV-Anlage
Generator an: Umschaltung auf Netzteil (muss nicht unterbrechungsfrei sein)

Beim Netzteil dachte ich an ein entsprechend dimensioniertes PC-Netzteil, kostet wenig und hat ordentlich Power an der 12V-Leitung.
Natürlich könnte man einfach ein Ladegerät an die Solarbatterie hängen, aber das wäre ineffizient, da ja zB. bei Generatorbetrieb während Tageslicht die PV-Module für die Katz Strom produzieren, weil der Akku ohnehin vom Ladegerät geladen wird, dh. die Module werden vom Laderegler kurzgeschlossen.

Daher dachte ich an eine Umschaltung der Spannungsquelle für die Beleuchtung, wenn der Generator läuft bzw. wieder abgeschaltet wird. Doch wie kann man das bewerkstelligen?
Da ich ja + und - schalten muss, dachte ich zunächst an eine mechanische Lösung: Ein Motor/Magnetschalter zieht bei anliegender Generatorspannung einen zweipoligen Schalter von Position 1 (PV) auf Position 2 (Netzteil).
Wenn die Spannung abfällt, fällt der Schalter zurück in Position 1.
Gibt es da eine fertige Lösung?

Auf dem Markt gibt es sog. Netzvorrangschaltungen für Wohnmobile, Yachten etc., die aber auf 230V laufen. Da kann man einen Wechselrichter anschließen und eine externe Stromversorgung ("Landstrom"), wo dann entsprechend umgeschaltet wird.

[BMS]

Hallo,
ein Relais mit 2xUmschaltkontakten sollte das Problem lösen ;)
Die Relaisspule kannst du meinetwegen parallel zum Generator schalten, über die Umschaltkontakte wird dann die Beleuchtung geschaltet.
Grüße, Bernhard

[PICture]

Hallo!

@ stephezapo

Ich glaube, dass wenn keine galvanische Trennung notwendig ist, müsste sogar ein Relais mit nur einem Umschaltkontakt ausreichen. ;)

[Kabelkasper]

warum mußt du + und - schalten? Die negativen Pole der (Niederspannungs-)Quellen können doch fest verbunden sein. Und am Ausgang des Netzteiles kommt die Spule eines KFZ-Relais (es gibt da Typen, die 20A DC als Wechsler schalten können). Wenn Generator läuft hat Netzteil (12V) Spannung, Relais zieht an und wechselt die Beleuchtung von + der PV-Anlage auf + des Netzteiles. Wenn Genarator wieder aus bekommt Relais keinen Strom mehr und schaltet wieder zurück auf PV ...
Für Elektronik-Freaks geht das natürlich auch ohne Relais (Stichwort P-FET).

KK

[stephezapo]

warum mußt du + und - schalten? Die negativen Pole der (Niederspannungs-)Quellen können doch fest verbunden sein. Und am Ausgang des Netzteiles kommt die Spule eines KFZ-Relais (es gibt da Typen, die 20A DC als Wechsler schalten können).

Darf man das? Ich bin da ehrlich gesagt überfragt :cool:
ich hör nur immer wieder, dass man Relais fürs Schalten von großen Strömen nicht verwenden soll. Was passiert, wenns bei 20A (DC) zu einem Funkenüberschlag im Relais kommt? Oder ist das baulich abgesichert?

[Pyro-Mike]

Hallo!
Ich würde sagen, große Ströme sind relativ. ;-)
Dürfen darf man auf der 12V-Seite so ziemlich alles, wenn ich mich nicht irre.
Das hier z.B. kann bis zu 70A schalten:
http://www.conrad.de/ce/de/product/504355/

[PICture]

Hallo!


Was passiert, wenns bei 20A (DC) zu einem Funkenüberschlag im Relais kommt?

Für Funkenüberschlag durch die Luft zwischen geöffneten Kontakten ist ca. 1 kV / mm erforderlich, also 20 A Funke braucht eine Leistug um 20 kW. Bei deinen 12 V ist Funküberschlag praktisch unmöglich, weil der Abstand der geöffneten Kontakte sicher grösser als 12 µm ist. ;)

[021aet04]

Das Problem wird nur das Abschalten, da hier, verursacht durch den Lichtbogen, die Kontakte schneller verschleißen (verbrennen). Bei DC wird es noch schlimmer da man keinen Nulldurchgang (wie bei Wechselspannung) hat. http://de.wikipedia.org/wiki/Schaltlichtbogen

Im Datenblatt steht wie lange die Lebensdauer bei Nennstrom ist. In den meisten Fällen reicht das normalerweise aus, da nicht ständig umgeschalten werden muss. Notfalls kann man spezielle gasgefüllte DC Relais nehmen. Ist aber bei dir nicht notwendig. Im Fehlerfall schweißen sich normalerweise die Kontakte zusammen. Deswegen solltes du nicht einen Öffner und einen Schließer sondern einen Wechsler verwenden (ansonsten könnte es passieren das du PV-Anlage und Netzteil verbindest).

Halbleiterrelais arbeiten ohne mechanische Kontakte, dadurch sind sie verschleisfrei (es entsteht kein Lichtbogen).

MfG Hannes

[stephezapo]

Hm, Halbleiterrelais sind nicht billig, oder ich such nach dem falschen :)

Ich dachte da an so ein Gerätchen, ist ein Wechsler-Relais und verträgt 20A Dauerstrom:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/500000-524999/504209-da-01-de-Relais_GRL_S112DF_12VDC.pdf

Nachdem die Dinger nur 3€ kosten, könnte ich die Last auf kleinere Kreise, zB. 5A, aufteilen.

[021aet04]

Das stimmt schon. Halbleiterrelais sind teurer als normale Relais. Es gibt allerdings Mosfets.

Ich würde aber ein Relais nehmen. Das von dir gepostete eignet sich schon dafür. Es ist auch die Lebensdauer (Anzahl der Schaltspiele) angegeben. So oft wirst du vermutlich nicht schalten können.

MfG Hannes

[stephezapo]

So meine Herren :-)

Habe nun besagte Schaltung aufgebaut und im 12V-Solarnetz ausprobiert. Ein PC-Netzteil liefert bei anliegenden 230V eine 12V-Spannung, die das Relais umschaltet, sodass der Strom über die 12V-Leitung des besagten Netzteils kommt.

So weit, so gut.

Nur leider funktioniert das nur reibungslos, wenn ich eine 4W-12V-LED betreibe. Bei 2 Stück fängt das Netzteil schon merkwürdig zu sirren an, und wenn ich eine Halogenlampe verwende, mag das Netzteil überhaupt nicht anspringen. Da dürfte der Einschaltstrom einfach zu hoch sein. Wäre es besser, wenn man das Relais mit einem einfachen kleinen 12V-DC-Netzteil ansteuert, und die Lampen-Stromversorgung über einen stinknormalen 12V-AC-Halogentrafo realisiert?

[Hubert.G]

Hast du bei dem PC-Netzteil bedacht das die 5V Schiene belastet werden muss damit die 12V Schiene belastet werden kann?

[stephezapo]

Habe ich nicht bedacht, nur funktioniert es ja mit einer angeschlossenen LED, es gibt Strom ab. Ich habe nur das Netzteil mit dem grünen Kabel "kurzgeschlossen", damit es ohne Mainboard starten kann.

[021aet04]

Es könnte sein das die Ledlampe soviel Strom aufnimmt das das NT gerade noch so funktioniert. Versuche einfach einmal eine Last an dem 5V Kreis. Ist aber nur eine Vermutung von mir.

MfG Hannes

[Hubert.G]

Ein wenig Strom kannst du schon ziehen, dann geht die Spannung zurück und der Unterspannungsdetektor im NG schaltet ab.
Die Regelung eines PC-Netzteil erfolgt nur über die 5V-Schiene.