Minus (GND) mit 5V Netzteil verbinden

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Guten Tag,

ich möchte mit einem Arduino (mega) die Spannung in einem DC-Zwischenkreis einer Kleinwindenergieanlage überwachen.
Die drei Phasen vom Windradgenerator werden erst gleich gerichtet und anschließend mit einem speziellen Wechselrichter (Windy Boy 1100LV -https://files.sma.de/downloads/WB1100LV-DDE113221W.pdf ) einphasig ins Stromnetz eingespeist.

Dazwischen liegt der DC-Zwischenkreis.

Die Spannung im Zwischenkreis ist abhängig von der Windraddrehzahl von 0V- max. 60VDC.

Ich möchte den Arduino über ein 5V Netzteil mit Power aus dem 230V Netz
versorgen, um auch bei Flaute Messwerte abspeichern zu können.

Für die Spannungsmessung mit Spannungsteiler (R1 und R2) müsste ich Minus im Zwischenkreis mit GND des Arduino verbinden.

Damit entsteht eine Verbindung von Minus im Zwischenkreis zu Minus vom 5V Netzteil.

Geht das gut?

Wie der Wechselrichter genau funktioniert weiß ich leider nicht. Also ob Minus einfach nach N durchgschliffen wird oder wie sich die da die Potentiale zueinander verhalten.

Hängt das eventuell auch davon ab, welches 5V-Netzteil ich verwende? Würde es mit einem galvanisch getrennten (Trafo-) Netzteil funktionieren?

Bei meiner Recherche bin ich bis jetzt auf die Alternative Lösung mit Hilfe eines “Flying-Capasitor” gestoßen. Dabei würde ein Kondensator am Spannungsteiler im Zwischenkreis geladen werden und dann mit Hilfe eines Relais zum Arduino umgeschalten werden, damit dieser dann die Spannung am Kondensator messen kann.
Wäre für mich nicht attraktiv, da ich mind 4mal/s messen möchte und das Relais das keine +15Jahre mitmacht.

Gibt es andere Lösung für dieses Problem?

Vielen Dank schonmal und viele Grüße,
Ludwig

Anmerkungen:

C1 und Z1 sollen die Messspannung klärten und den Analogen Eingang schützen.

Nicht im Schaltplan enthalten ist eine Spannungsbegrenzung, welche über Lastwiderstände das Windrad zusätzlich belastet und so die Spannung und damit die Drehzahl im Zaum (<45V) hält.

Fehler im Schaltplan: Der B16 Automat lässt N links liegen.

Bild
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Erst mall messen ob zwischen + - 5V und dem 230V Teil eine Verbindung da ist, normal darf nicht sein, dann steht nix im Wege die Minuspole zusammen binden.
Und so wie gezeichnet am dem Spanungsteiler 4.3V (oder weniger) Zenerdiode besser ist aber Eine TVS Diode 4V ist aber schwer zu finden

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Der Zwischenkreis müßte durch Gleichrichten des Drehstroms des Generators erfolgen. Gegebenenfalls etwas Entstörung.
Wenn die 5v galvanisch vom Netz (230V) getrennt ist und KEIN Erdungspotential haben kannst Du die Masse des Netzteils mit Minuspol der Zwischenkreises verbinden.
Die erste Bedingung (Ausgangsspannung galvanisch von der eingangsspannung getrennt) erfüllen praktisch alle Netzteile.
Die Bedingung daß die Masse der Sekundärseite nicht mit der Erdung verbunden ist erfüllen schon viel weniger.
Unterscheiden wir Schutzklasse 2 Netzteile ( Plastikgehäuse und keine Erdung) mit den Netzteilen der Schutzklasse 1 und 2 die einen Erdungsanschluß am Stecker haben.
Hat das Netzteil einen Erdungsanschluß, ist meist die Masse direkt oder mit einem Widerstand von einigen Ohm mit Erde verbunden.
Fehlt der Erdungsanschluß kann nichts mit Erde verbunden sein.

Sei Dir bewußt daß der Arduino und die ganze Schaltung weil die Masse am Zwischenkreis hängt Netzpotential haben kann / wird. Das heißt alles muß isoliert sein, auch zB Metallteile am Display das Du vom Arduino ansteuerst. Auch die USB Buchse oder die Metallteile eines SD-KartenLesers.. Da kannst Du auch nicht einfach einen PC anschließen an die USB Buchse anschließen weil am PC (meist) die Masse auf Erdung geschaltet ist. Wenn Du eine Verbindung zum PC brauchst dann mußt Du diese Isolieren. RS232 gibt es Bausteine zum Isolieren. Für USB weiß ich nicht.

Grüße Uwe

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Dien Windrad ist ein 60V Windrad?
Du benutzt ein drei Phasengleichrichter?
Ich wurde bei SMA nachfragen ob der Eingang und Ausgang ist Galvanisch getrennt wen ja sollte deine Schaltung funktionieren, wen nicht ein Trenntrafo benutzen.

Trafo
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Am Wechselrichter besteht zwischen der 60VDC und der 230VAC Schiene eigentlich eine galvanische Trennung. Wenn dem nicht so wäre, würde es an den Fingern zwirbeln.

Ich sehe keinen Grund, warum das mit der gestrichelten Linie nicht funktionieren soll.

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Da bin ich mir nicht so sicher.
habe ein 12/230 1000W Sinus der ist nicht getrennt.
Der zweiter 1600W ist getrennt.

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KFZ Wechsler...
Da kann Dir das passieren, aber der ist kein Einspeisewechsler.
Wenn Du den parallel an eine Netz-Steckdose anschliesst, gibts magischen Rauch.
Der SMA synct sich mit dem Netz und hat zudem eine AR-N 4105 die den KFZ-Wechslern logischerweise fehlt.

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Stimmt so weit nach unten habs nicht gelesen :wink:
Zertifikate und Zulassungen (weitere auf Anfrage)

CE, VDE0126-1-1, DK 5940
ED2.2, G83/1-1, CER/06/190,
RD 1663, AS4777, EN 50438

Und Galvanisch getrennt

Also darf er machen wie vorhat

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Ich hab das 5V Netzteil noch nicht bestellt, da ich noch nicht wusste worauf ich genau achten muss.

Den Spannungsteiler muss ich dann so auslegen, dass bei maximaler Spannung im Zwischenkreis die Spannung am analogen Eingang die Durchbruchspannung der Zenerdiode (4,3V oder 4V) nicht übersteigt?

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JA
Spannungteiler auf 3V rechnen
Und je nach dem was Du vorhast reicht ein Handy Netzteil mit 2A.
Nur dran Denken niemals USB und Netzteil gleichzeitig benutzen.

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Galvanisch getrennt und ein Pol geerdet sind 2 verschiedene Dinge.

Wenn man dann eine Phase mit Masse und somit mit Erde verbindet hat man Probleme.

Wenn man einen Transformator nimmt, dann hat man das Problem daß die Frequenz der Wechselspannung des Generators variabel ist. Es sind sicher nicht immer die 50Hz für die die normalen Transformatoren ausgelegt ist. Bei kleineren Frequenzan muß der Trafo (Eisenpacket) für die gleiche Leistung größer sein.

Grüße Uwe

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Danke für alle Antworten!

Ich möchte auf die einzelnen Beiträge direkt antworten und komme nicht so schnell hinterher. Kann gerade nur vom Handy arbeiten :confused:

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Gehe davon aus das SMA einer der Größten Hersteller für PV und Windkraft weis was er macht.

Der TO will nicht Erden er braucht nur Bezugspotential im dem Fall minus als GND

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Ich glaube Dir gerne daß der To nicht erden will. Wenn er aber ein gerdetes Netzteil erwischt macht er das aber mit allen konsequenzen die sich daraus ergeben.

Grüße Uwe

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Danke für die detaillierte Erklärung der 5V Netzteile!

Bezüglich des Wechselrichter habe ich es so verstanden, dass du da von einer Verbindung von einem Pol aus dem Zwischkreis zu PE (Erdung) ausgehst.
Die Gefahr besteht, dass über diese Verbindung Netztspannung in den Zwischenkreis (und Arduino…) kommt. Sollte dann nicht der FI rausfliegen, wenn es zu einem Kontakt von Phase zu Erdung kommt?

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Das habe ich Vorgeschlagen.
Mit den Netzteilen aus Metall und aus China gibt Es genug Probleme, wen es geht um Einhaltung von Normen auch wen dort alle mögliche Zeichen draufgeppapt sind.
Da hast Du vollkommen Recht

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Ja, das ist die schlimmste Möglichkeit der eintreten kann.

[quote="ludwig_erni, post:16, topic:1014324"]
Die Gefahr besteht, dass über diese Verbindung Netztspannung in den Zwischenkreis (und Arduino…) kommt. [/quote]

Eigentlich nicht;

Normalerweise wenn dadurch Ausgleichsströme fließen, daß die Elektronik schneller im kaputtgehen ist, als der FI-Schutz eingreift.

Grüße Uwe

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Das Datenblatt des Wechselrichters durchgelesen. Da steht:
Schutzeinrichtungen
Erdschlussüberwachung / Netzüberwachung
DC-Verpolungsschutz / AC-Kurzschlussfestigkeit / Galvanisch getrennt

Die erste Schutzeinrichtung könnte Probleme machen.

Grüße Uwe

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Das würde bedeuten, das dieses mindest einen Schukostecker haben müsste UND keine galvanische Trennung.
Wie groß ist die Chance?

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Wen der TO so was bestellt dann schon :wink:
Nur der hat galvanische Trennung