Schakelen van 1000A / 80V DC

Op 12 juni 2020 12:16:48 schreef Zonnepaneeltje:
De contactors die in elektrische auto's gebruikt worden, daar zit misschien iets bruikbaars bij.

Da's een goeie. Mijn Prius is maar 200V en 100A, maar een beetje Tesla in ludicrous mode zal tot 1000A bij 600V gaan of zo? Al zal die niet onder vollast geschakeld worden.

(Link: ~600pk maar mogelijk is het hoger, maar moeilijk te meten)

Op 12 juni 2020 12:02:05 schreef mvdk:
@Klaasz: ik zit te zoeken naar AF technology. Weet jij waar dat voor staat?

geen idee. Heb even gezocht op google maar dan kom je terecht bij bedrijven die zo heten.

Toeternietoe

Dubbelgeïsoleerd

Halfgeleiders (thyristoren, triacs, IGB, SSR etc.) hebben geen volledige elektrische isolatie, en zijn daarvoor als veiligheidsschakelaar absoluut verboden!
Voor punt 1 zul je dus een “gewone” schakelaar moeten toepassen.
Voor punt 2 kun je wel van halfgeleiders gebruik maken, maar dan moet 1 er wel bij.

Daar waar een schakeling rookt, vloeit de meeste stroom (1e hoofdwet van Toeternietoe)
buckfast_beekeeper

Golden Member

Op 12 juni 2020 12:02:05 schreef mvdk:
@Klaasz: ik zit te zoeken naar AF technology. Weet jij waar dat voor staat?
[...]

Misschien vind je hier wat meer. Link.

Van Lambiek wordt goede geuze gemaakt.
Kruimel

Golden Member

Op 12 juni 2020 11:36:31 schreef Thevel:
IGBT?
https://nl.farnell.com/w/c/semiconductors-discretes/transistors/igbt-a…
oeps, dat zijn allemaal N-channels zie ik nu.

Met dit soort vermogens kan een klein ladingspompje er nog wel van af toch? Ik zou MOSFETs gebruiken, tegenwoordig kan je ze wel krijgen met een voldoende lage RDSon, zeker als je er een paar parallel schakelt. Let er wel op dat er bij deze stromen relatief veel energie in je inductie zal zitten (tot 80J), dus traag afschakelen en een beperking van de schakelfrequentie is wat mij betreft cruciaal. Je zult ze wel allemaal een eigen gateweerstand moeten geven om te verhinderen dat de energie niet gedumpt wordt in de MOSFET met de hoogste Uth.

Op 12 juni 2020 13:16:20 schreef Kruimel:
[...]Met dit soort vermogens kan een klein ladingspompje er nog wel van af toch? Ik zou MOSFETs gebruiken, tegenwoordig kan je ze wel krijgen met een voldoende lage RDSon, zeker als je er een paar parallel schakelt. Let er wel op dat er bij deze stromen relatief veel energie in je inductie zal zitten (tot 80J), dus traag afschakelen en een beperking van de schakelfrequentie is wat mij betreft cruciaal. Je zult ze wel allemaal een eigen gateweerstand moeten geven om te verhinderen dat de energie niet gedumpt wordt in de MOSFET met de hoogste Uth.

Yep in die richting zat ik ook te denken.
- ik zou zowiezo de gatedrivers galvanisch geisoleerd gaan voeden en sturen, met een flinke isolatiebarriere
- verder zou ik dan nog moeten kiezen: 1 driver voor meerdere MOSFETs (wel grote totale gatestromen) of elke MOSFET zijn eigen driver?

Op 12 juni 2020 13:02:42 schreef Toeternietoe:
Halfgeleiders (thyristoren, triacs, IGB, SSR etc.) hebben geen volledige elektrische isolatie, en zijn daarvoor als veiligheidsschakelaar absoluut verboden!

Voor punt 1 zul je dus een “gewone” schakelaar moeten toepassen.
Voor punt 2 kun je wel van halfgeleiders gebruik maken, maar dan moet 1 er wel bij.

Ah, dat is erg belangrijke info. Toeterveeltoe!

[Bericht gewijzigd door kojazz op vrijdag 12 juni 2020 14:09:10 (11%)

Op 12 juni 2020 12:02:05 schreef mvdk:
@Klaasz: ik zit te zoeken naar AF technology. Weet jij waar dat voor staat?
Er zijn niet zo veel smaken in schakelaar techniek: lucht, olie, vacuum, SF6.

Edit: waar en hoe word de installatie afgeschakeld bij een kortsluiting?
Kan met deze stroom nog wel met smeltpatronen, maar gaat niet echt lekker.

Over de kortsluitbeveiliging en overstroombeveiliging moet nog een verstandig ei gelegd worden. Ik denk dat deze in serie gaan komen of wellicht gecombineerd worden met de veiligheidsschakelaars.

Dus: bron --> zekering --> veiligheidsschakelaar --> bedrijfsschakelaar --> belasting.

En dan is het doel dus om toch minstens 99% van de inkomende energie bij de belasting te krijgen. Misschien mogen we een gecertificeerde overstroomsensor of spanningssensor gebruiken om de veiligheidsschakelaar te sturen? Single fault proof.

mvdk

Golden Member

Ook in de meest zorgvuldig aangelegde installatie kan iets mis gaan.
Wat gebeurt er met die MOSFETS bij een kortsluiting, en meer specifiek: als die kortsluiting optreed op een moment van schakelen?

Edit: sorry, zat te typen, had eerst moeten kijken voor ik dit wegschreef.

Maar het is gewoon belangrijk dat de installatie robuust word aangelegd.

[Bericht gewijzigd door mvdk op vrijdag 12 juni 2020 14:18:01 (28%)

Op 12 juni 2020 14:16:35 schreef mvdk:
Ook in de meest zorgvuldig aangelegde installatie kan iets mis gaan.
Wat gebeurt er met die MOSFETS bij een kortsluiting, en meer specifiek: als die kortsluiting optreed op een moment van schakelen?

Edit: sorry, zat te typen, had eerst moeten kijken voor ik dit wegschreef.

Maar het is gewoon belangrijk dat de installatie robuust word aangelegd.

Uiteraard moet dit robuust worden.

Moet nog even systematisch en diep over nagedacht worden. De bron (zonnepanelen) is ook wat apart: de spanning stort in bij sluiting en de stroom blijft lopen zolang de zon schijnt. En bij een plotselinge onderbreking liggen serieuze vlambogen op de loer. Daar circuleren wel schitterende filmpjes van op internet.

Ik weet niet of IEC61010 hier volstaat. Wie heeft ervaring met risico analyses voor grote PV installaties?

evelo

Golden Member

Ik kan het mis hebben maar ik dacht dat men bij Bvb chromeerbaden ook met dergelijke spanningen en stromen werkt. Maar misschien niet met dergelijke schakelfrequenties.

Misschien eens proberen om zo'n installatie te bezoeken en zien hoe ze het daar aanpakken?

schakelen ze wel die stromen bij verchroombaden? als ze primair schakelen is dat veel makkelijker, ook flink vermogen maar wel AC. of men regelt primair naar 0 steeds ipv schakelen.

van t werk uit is er bij een klant voeding gelegd voor 5600 panelen, dat is al een veelvoud van die stromen, de omvormers alleen zijn al een hoek van het dak vol, normaal gaat men met 500+ DC spanningen en dus lagere stromen naar de omvormers toe, meerdere strings per onvormer. die dingen doen een 66kW de stuk.

[Bericht gewijzigd door testman op vrijdag 12 juni 2020 19:48:02 (47%)

waar rook was, werkt nu iets niet meer

Op 12 juni 2020 19:20:21 schreef evelo:
Ik kan het mis hebben maar ik dacht dat men bij Bvb chromeerbaden ook met dergelijke spanningen en stromen werkt. Maar misschien niet met dergelijke schakelfrequenties.

Misschien eens proberen om zo'n installatie te bezoeken en zien hoe ze het daar aanpakken?

Aardig idee. Hier in de regio zit wel een zinkfabriek (elektrolyse).

Op 12 juni 2020 19:42:17 schreef testman:
schakelen ze wel die stromen bij verchroombaden? als ze primair schakelen is dat veel makkelijker, ook flink vermogen maar wel AC. of men regelt primair naar 0 steeds ipv schakelen.

van t werk uit is er bij een klant voeding gelegd voor 5600 panelen, dat is al een veelvoud van die stromen, de omvormers alleen zijn al een hoek van het dak vol, normaal gaat men met 500+ DC spanningen en dus lagere stromen naar de omvormers toe, meerdere strings per onvormer. die dingen doen een 66kW de stuk.

Indrukwekkend! Hogere spanningen, lagere stromen, dat zou hier ook helpen. Maar helaas is de load (nog) niet hoogohmiger te maken.

Met 1mR zijn de verliezen bij 1000A nog steeds 1000W.

Je kunt een stuk of 20 MOSFETs parallel zetten, 2.5mR per stuk geeft dan 125uR, dus 125W verliezen bij 1000A. Nog steeds veel, maar te overzien.

Dergelijke stromen door een PCB is wel... interessant. Je zou MOSFET modules kunnen gebruiken (die je met bouten aansluit), maar dat wordt waarschijnlijk erg kostbaar.

Je kunt eens bij Gigavac kijken voor een zware DC contactor.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Op eBay staan diverse DC contactors - Cutler Hammer (Eeaton), GE, Siemens - 1000 V, 1250 A, met arc chute. Werden o.a. 750 VDC locomotief motoren mee geschakeld of de aangepaste versies daarvan op o.a. boorinstallaties voor olie en gas.

@SparkyGSX op tijd naar bed gaan volgens mij zit je er een factor 1000 naast

Edit: ik moet eerder opstaan 8)7

Gr.F_S

[Bericht gewijzigd door F_S op zaterdag 13 juni 2020 14:45:14 (18%)

Kruimel

Golden Member

Nope, P=I2R. ;)

Op 12 juni 2020 11:31:06 schreef kojazz:
- typische spanning van de bron: 80Vdc

En de max? Je zult met een 100V MOSFET wel krap komen te zitten als dit de enige specificatie is...

Op 12 juni 2020 16:45:49 schreef kojazz:
Moet nog even systematisch en diep over nagedacht worden. De bron (zonnepanelen) is ook wat apart: de spanning stort in bij sluiting en de stroom blijft lopen zolang de zon schijnt. En bij een plotselinge onderbreking liggen serieuze vlambogen op de loer. Daar circuleren wel schitterende filmpjes van op internet.

Als het zonnepanelen zijn kan je die dan niet gewoon kortsluiten voor je de schakelaar opent? Heb je wel twee sets schakelelementen nodig, maar het zou wel schelen in de energie die vrij komt bij het schakelen, want je hebt dan niet meer te maken met de inductie van de belasting. Ik ben gewoon aan het brainstormen hier om het dissiperen van die 80J makkelijker te maken.

Ik neem aan dat het niet een enkel gigantisch zonnepaneel betreft trouwens? Is het niet mogelijk ze in groepen te verbinden? Dan kan je elke apart aansturen en loskoppelen wat de grootte van de stroom die je moet schakelen beperkt en het drama wat kleiner maakt als er eens wat mis gaat. Ik meen te horen dat je zoekt naar een 'tried-and-tested' component, en ik kom na de post van SparkyGSX tot de conclusie dat ik een beetje voorbarig ben geweest in het suggereren van MOSFETs. Zo een project moet je niet zelf "even" willen doen. Een rendement van 99% is overigens best een zware vereiste, dat is voor kleine stromen al lastig als je de kabelverliezen en contacten meerekent.

[Bericht gewijzigd door Kruimel op zaterdag 13 juni 2020 13:19:26 (97%)

Op 13 juni 2020 12:59:32 schreef Kruimel:
Ik ben gewoon aan het brainstormen hier om het dissiperen van die 80J makkelijker te maken.

Ik kan me ook zomaar voorstellen dat er enkele meters kabel aan de zonnepaneel kant zit Dus ook als je de belasting uit hebt geschakeld en je de zonnepanelen kortgesloten hebt... Tja wat dan? Kortgesloten houden totdat het donker wordt? Kan!

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Kruimel

Golden Member

Daar zit wat in inderdaad... 8)7

Op 13 juni 2020 12:59:32 schreef Kruimel:
Als het zonnepanelen zijn kan je die dan niet gewoon kortsluiten voor je de schakelaar opent?

Dan verplaats je het uitschakelprobleem naar de schakelaar waarmee je de zonnepanelen kortsluit tenzij je inderdaad op de duisternis wacht.

Ik neem aan dat het niet een enkel gigantisch zonnepaneel betreft trouwens? Is het niet mogelijk ze in groepen te verbinden? Dan kan je elke apart aansturen en loskoppelen wat de grootte van de stroom die je moet schakelen beperkt en het drama wat kleiner maakt als er eens wat mis gaat.

Inderdaad, het zal een groot array worden dat in groepen wordt opgedeeld. Al was het maar om de bekabeling binnen de perken te houden.

Ik meen te horen dat je zoekt naar een 'tried-and-tested' component, en ik kom na de post van SparkyGSX tot de conclusie dat ik een beetje voorbarig ben geweest in het suggereren van MOSFETs.

Ik denk het niet hoor. Die dissipatie is respectabel maar er komen meerdere schakelaars dus we moeten -ook bij dc contactors- zorgen voor goede koeling. Voorkeur is iets gebruiken wat verkrijgbaar is, maar als dat er niet is dan gaan we daar natuurlijk niet het project op laten stilvallen.

Zo een project moet je niet zelf "even" willen doen.

Inderdaad, daarom post ik het probleem ook op dit forum ;-)

Wat mij betreft is de hamvraag: Waarom ga je de 1000A lopen schakelen?

Kan je niet veel beter een handelbaardere deelstroom Nx uitvoeren? Dus als we 100A contactors kunnen kopen, beslis dat je max 66A door iedere contactor doet, en dan maak je 16 groepjes van zonnepanelen die ieder een 100A contactor krijgt.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op 14 juni 2020 19:55:33 schreef rew:
Wat mij betreft is de hamvraag: Waarom ga je de 1000A lopen schakelen?
(...)

Goede vraag. Het gaat niet om het afschakelen van zonnepanelen, maar om het aan/uit schakelen van parallelle delen van de load. De weerstand van elk deel is een gegeven (laagohmig), en de spanning is al zo ver mogelijk gereduceerd. 1000A is worst case plus marge, typische stroom gaat misschien 800A zijn.

Maar wil je dan niet iets doen als: Langs de panelen lopen "bus 1, bus2, bus3, bus4" en bij ieder paneel schakel je dan dat paneel op 1 van de vier bussen. Des noods voor uit op "bus 0".

En aan de load-kant doe je alle (zware) loads aan vaste bussen.

Dit zou ontzettend inefficient zijn omdat je dan je 1000A bus meerder male over het hele terrein moet uitleggen. Dat doe je dus fysiek NIET: van ieder paneel loopt de minimale kabel naar het schakelstation, en pas vanaf daar vertrekken de 1000A kabels naar de loads. (of je nu over het veld een 1000A kabel trekt of 10 kabels van 100A dat maakt bij dit soort getallen toch niet meer uit. Je hebt gewoon X kg koper nodig.)

Waar ik "paneel" zeg bedoel ik een groep panelen met een spanning van 80V en een "behapbare stroom. Zeg 66A als in mijn eerdere rekenvoorbeeld. Dat is dan iets van 5.3kW, en veldjes van iets van 18 panelen o.i.d.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op 14 juni 2020 22:50:19 schreef rew:

van ieder paneel loopt de minimale kabel naar het schakelstation, en pas vanaf daar vertrekken de 1000A kabels naar de loads.

Ik begrijp niet precies wat je in gedachten hebt, maar we willen uit alle panelen constant het maximaal beschikbare vermogen trekken. Die zijn dus altijd allemaal met de bussen verbonden. Tussen de bus en de load moet geschakeld worden. Dus ik zie even niet hoe je voorstel het leven van de schakelaar vergemakkelijkt.