meine Erfahrungen WW Heizstab Niedervolt zu schalten

@hopfen danke! Dann werde ich meine 4p Anordnung noch in 2s2p umbauen. Laut dem Diagramm ist es ja fördelicher, zwar doppelten Strom aber den eben mit 2s zu schalten. Mit den 25A rated Kontakten schalte ich ja 15A, leite aber ggf. 30A, d.h. ich brauch auf alle Fälle 2 parallel (ist mir jedenfalls wohler bei, wahrscheinlich ist ja das Leiten nicht die beschränkende Größe).

Snubber werde ich auf die Rückkehr meines Teileversorgers aus seinem Urlaub warten.

@asathor
das teuerste für die Geschichte war tatsächlich das Edelstahlrohr für den DL-Erhitzer Notheizung Elektro Heizstab Zentralheizung 1 1/2" Edelstahl-750mm | eBay mit 150eu (ohne Druckbehälterzertifikat und -prüfung, da muss einfach der gesunde Menschenverstand reichen und @vavuum muss man grade wegschauen :sunglasses: ). Den Heizstab hab ich für gut 20eu bekommen, unmittelbar nach meiner Bestellung war der Preis aber etwas hoch gegangen. Bei der Pumpe kann man auch ne billige nehmen (ca. halber Preis), so lange läuft die ja nicht. Weil ich die Mwst gespart hatte hab ich trotzdem die gute Wilo genommen (100 brutto). Dann kommen schon die 3 Schütze mit 50 in Summe. Wenn man nicht eh nen Raspi laufen hat, kann man ja auch einen ESP nehmen (Kleinkram). Das 4er Relaisboard 2,70...

Je nachdem wie lang deine Leitung zur Batterie ist, fallen für das Kupfer natürlich auch noch ein paar EUs an. Ich hab den Rest Erdkabel 5*4^2 genommen, ich glaub 3,50 pro Meter.

Ein Problem bei meiner Installation war, dass die blöden Klempner den Speicher natürlich mal wieder erst verschraubt und dann gepresst hatten - sozusagen unlösbar.

Deswegen bin ich an die Verschraubung für den Ablasshahn in der KW Zuleitung gegangen und hab da dann ein neues T-Stück für den Ablasshahn hinter gemacht.

Oben war der Flansch vom Zirku Rücklauf frei (wir ham keine Zirku).

Wichtig ist, gleich Absperrventile einzubauen, weil man den Heizstab öfter mal zum Entkalken rausnehmen muss. Ich hab oben auch noch eine Schwerkraftsperre (Rückschlagventil) rein gemacht, damit ich im Winter keine Schwerkraftziku mit Verlusten durch den 'Nebenkreis' habe.

Bei gutem Wetter spar ich damit 3..5kWh Gas pro Tag (unsere WW Geschichte ist schon sehr 'sparsam' gesteuert), das sind ~40ct. Die Amortisation dürfte also schon in Richtung 10 Jahre gehen, aber ich wollte einfach nicht weiter Gas verbrennen, wenn die Sonne das lang hergibt.

Ein bischen blöd ist, dass wir morgens duschen und entsprechend morgens das WW warm sein muss. Danach kommt die Sonne und macht es warm. Wenn man es jetzt auf 65..70°C hoch bringt, ist es am nächsten Morgen zwar noch warm genug, aber die Verluste in der Nacht sind ein Vielfaches von wie wenn ich mit 20..25°C WW Temp in die Nacht gehe. Naja, so heize ich eben unseren immer kühlen Keller ein wenig mit Sonnenenkraft.... :wink:

Der Widerstand sollte aber auch ein paar W haben, denke da verglüht 1/3 W doch blitzartig auch wenn er nur für uSek, da aber sehr hoch belastet wird.

@hopfen 1/3 Watt für 10us sind ungefähr 0,00000000011 Gramm Butter, das ist nicht der Rede wert :wink: Ok, blödes Beispiel, aber setzen wir 0.5gr für einen Kohleschichtwiderstand an, kommen wir auf eine Erwärmung von 0,0093 K. Das ist also auch nicht ausschlaggebend.

Die Beanspruchung muss also woanders liegen. Spannungsfestigkeit?

'grad mal ChatGPT gefragt, das sagt mit deinen 1/3 Watt liegst du gaaaanz weit daneben (30A 50V benannt):

  • Induktivität der Zuleitung (z. B. L≈1 μH/m, für 10 m ergibt das etwa 10 µH),

  • Kapazität Typische Werte reichen von 10 nF bis 1 µF.

  • 10 Ω Widerstand: 250W

nur eine sehr kurzfristige Leistungsspitze während des Schaltvorgangs. Ein Snubber-Widerstand wird nicht ständig dieser Leistung ausgesetzt. Typische Leistungswerte für den Widerstand in Snubber-Schaltungen liegen zwischen 1 W und 5 W, aber es hängt von der Schalthäufigkeit ab.

sorry ich hatte nicht richtig gelesen - du schriebst ja 1/3W Widerstand verglüht... hast recht!

Chat liegt genau so weit daneben. Mein Bauch sagt 5 W ist mehr als ausreichend. Aber einfach weil er falsch gefüttert wude. Ich sagte ja , der übliche 1/3W reicht nicht.

Habe mal ein paar Messungen mit dem Oszi vorgenommen, um zu schauen welche Induktionsspannungen da so erzeugt werden.

'Heizstab' ist bei mir eine CrNi-18/10 Edelstahldraht von 1mm DM, ca. 3m lang auf Alu-4-kant-Rohr gewickelt, ca. 22mm DM. 28 Windungen, knapp 3 Ohm.

Diese 'Spule' habe ich mit 12,8V aus einer Autobatterie bestromt und den Kontakt manuell mehrmals unterbrochen und die induzierte Spannung gemessen.

Ergebnis: seht selbst:

Bis zu -80V in der Spitze, allerdings nur über 20-30 ns - also schon ein sehr kurzer Puls. Von ca. 20 Versuchen waren es aber i.d.R. eher -40...-60V, tlw. auch weniger. Ob ein Mosfet dabei durchschlägt hängt sicherlich auch von der Energie ab, die hier natürlich sehr gering ist. Deswegen braucht es eine sehr schnelle Freilaufdiode, um dies sicher zu verhindern. Der Mosfet sollte also auch gerne die 3-5-fache Spannungsfestigkeit der verwendeten Nennspannung haben.

Und ich habe eben den Test mit 0,33 uF 2,2 Ohm gemacht. Bei 17 Ohm wird der Funken an 43 V sehr kräftig abgeschwächt, für mich akzeptabel. Kommen allerdings ein paar uH dazu ist der Widerstand zu hoch, der Kondensator alleine verbessert es.

Der 1/3 W Widerstand hat es zwar überlebt, nehmen würde ich trotzdem einen stärkeren. Der kurze Stromimpuls ist recht heftig.

@paddy72 Der Mosfet ist in der Hinsicht bei schwachen Impulsen nur scheinbar tolerant. Er stirbt langsam, ohne daß man es anfangs merkt. Eine Art Selbstheilung bis nichts mehr da ist.

Das habe ich noch nie gehört - was soll das sein?

DER MOSFET ist ja nicht einer sondern eigentlich viele über unterschiedliche Plätze verteilt. Kommt es an einer Stelle zu einem Überschlag und er verschmilzt - Pech, verdampft der Bereich aber - scheinbar kurzfristig Glück. Der Bereich fehlt aber nun. usw.

Ist das eine Vermutung oder hast Du das irgendwo in einer wissenschaftlichen Studie gelesen? Klingt zwar erstmal möglich, aber das da Mikroteile in nur 20 ns verdampfen - hmmmm? Und wohin verdampft das Zeug - würde es nicht die Struktur zerreissen?

Lange her. Das mit dem Selbstheilungs Effekt ist natürlich Blödsinn von mir;-) Obwohl es dem wohl entspräche. Habe ich irgendwo aufgeschnappt, Studie nö, eher wars ein Praktiker der über den gleitenden Ausfall von MOSFET berichtete?

Könnte man eigentlich relativ einfach testen indem man den R On kontrolliert und ihn mit stärker werdenden Nadelspitzen malträtiert.

Dort geht einer auf das Thema ein, aber nicht auf den schleichenden Ausfall. Warum gehen Schalttransistoren bei Überspannung kaputt?

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Eine schreckliche Unsitte. Sowas würde ich als nicht Fachgerecht reklamieren und nicht bezahlen.

Ich überlege bei mir ob ich Doppelnippel und flachdichtenden Überwurf zum Anschluß meines Puffers verwende, oder ob ich eine Verschraubung dahinter setze.

Wobei: Bei deinem Foto sieht es doch so aus als sei da eine Verschraubung zwischen Rückschlagventil und Speicher?

Und: Würde das Rückschlagventil nicht vor das T-Stück gehören?

Bis sich irgendwas aufhängt o. ä. und das Wasser kocht bis irgendwann das (hoffentlich vorhandene) Überdruckventil aufgeht und dir den Keller volldampft.

Unbedingt noch nen Thermostat an/in den Heizbehälter und da drüber die Steuerspannung der Schütze abschalten.

Daß die Schütze dauerhaft halten wage ich auch mal zu bezweifeln. Nix macht ekelhafter permanente Lichtbögen als PV Module als Stromquelle. Ich tät ein Schütz als Sicherheitsschalter nehmen und die Stufenschaltung mit dicken FETs. Nur FETs ist leider auch nicht save weil die meistens vollen Durchgang haben wenn sie sterben.

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In diesem Fall wo das schnelle Schalten überhaupt nicht gebraucht wird kann man die FETs auch einfach ausbremsen. Kleiner Kondensator parallel zum Gate und größerer Gate Vorwiderstand. Schon ist man je nach Dimensionierung im ms bis Zehntelsekundenbereich und die Induktionsspitzen sind weg bzw. können problemlos von der Body-Diode gehandelt werden. Bei wenigen Schaltvorgängen pro Stunde sind die dadurch auftretenden Schaltverluste völlig vernachlässigbar.

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1/10 Sek ist halt wieder deutlich zu viel bei der Last , da ist man schnell außerhalb des SOA Bereichs. Aber der Gedanke ist gut. Ein Ausgangs Snubber schadet auch nicht. Oder man knallt eine noch vorhandene positive Über Schwingung durch sichere Gate Ansteuerung nieder.

Natürlich sollte man die Zeitkonstante berechnen und das Datenblatt der FETs konsultieren damit das passt.

@hopfen: Der Artikel ist interessant und geht in diese Richtung. Tatsächlich wird bei billigen Wandlern wohl oft an der Vermeidung der Induktionsspitzen gespart - deshalb ist bei Chinageräten ja auch meist bald ein Halbleiter hinüber.

@AndreasH: ja, das wäre auch eine Idee, den Mosfet langsamer zu schalten bis in den linearen Bereich. Wenn die Last allerdings hoch ist, wird der Mosfet schnell überhitzen, aber für 10-100ms dürfte das auch kein Problem sein bei einem einmaligen Vorgang. Man kann ja auch beides kombinieren, snubber network, Freilaufdiode und langsamere Ansteuerung - dann ist man wohl ganz auf der sicheren Seite :slight_smile:

Das plötzliche Schalten ist ohnehin der (schleichende) Tod für viele Bauelemente. Wir haben im Badezimmerschrank noch 2 Glüchlampen, die über einen Dimmer steuerbar sind (Triac-Phasenanschnitt). Früher hatte ich den immer auf volle Pulle stehen und habe dann so ein- und ausgeschaltet. Nachdem beide Glühlampen nacheinander in wenigen Jahren kaputt waren (einmal hats sogar den Triac zerrissen), 'schalte' ich immer über den Dimmer von der kleinsten Stufe aus. Das schont die Glühlampen jetzt schon seit 5 Jahren. Der Stromstoß im kalten Zustand der Glühwendel killt die sonst regelmässig, wenn man gerade in der Nähe des Peaks schaltet.