Seit Entdecken des „Relaisgate“, durch engagierte YouTuber, steht für viele Nutzende von Balkonsolar auch ein Interesse an den Innereien ihres Wechselrichters im Raum. Wir haben uns lange zu Relaisgate nur sehr zurückhaltend geäußert, weil Meiden wie die c’t bzw. heise online umfassend zu diesem Thema berichtet haben.
Interview zu Relaisgate im Deutschlandfunk /
Artikel dazu auf dem Blog von Sebastian Müller
Demnach hätten hier Äußerungen von uns vorallem in der Wiederholung von Artikeln an anderer Stelle bestanden.
Spannend ist aber die Frage, ob und wie man herausfinden kann ob der eigene Wechselrichter ein Relais verbaut hat oder auch nicht. Dafür gibt es unterschiedliche Methoden: Man kann z.b. den Wechselrichter aufmachen, die Gussmasse entfernen und dann nachschauen. Oder man kann hören oder man kann den Wechselrichter röntgen. (Bilder weiter unten)
Was ist in einem Wechselrichter?
Zunächst mal: Wenn wir den Wechselrichter aufmachen, was sehen wir dann? Uns haben immer wieder Mitglieder und Kontakte aus den sozialen Medien Bilder von Wechselrichtern zugschickt, teils sogar beschriftet. Hier eine dieser Zuschriften: Wir sehen im Wechselrichter sind große Kondensatoren, eine Reihe von Spulen, eine oder mehere Platinen mit Schaltungen und diese großen gelben Teile die hier als IGBT Transistoren bezeichnet werden, bei denen es sich aber wahrscheinlich eher um AC-DC-Wandler oder Spannungswandler handelt. Unten im Artikel gibt es noch mehr Bilder und auch beschriftete Röntgenbilder!
Was machen diese Teile nun?
Der Gleichstrom der Module wird durch die großen Kondensatoren( C1 ) geglättet und durch die Spulen (L1) und einen Mosfet-Transistor Q1 auf eine höhere Spannung gebracht. Dann wird der Gleichstrom mit hoher Frequenz zerhackt, also in Wechselstrom umgewandelt und mit dem Trafo galvanisch getrennt auf die AC-Seite gebracht. Das passiert durch die H-Brücke aus 4 Mosfet-Transistoren und dem Transformator (T1). Die Dioden D2 bis D5 zusammen mit L2 und C3 machen aus dem hochfrequenten Wechselstrom der aus Trafo T1 kommt, eine hohe Gleichspannung. Die zweite H-Brücke aus IGBT-Transistoren Q6 bis Q9 formt eine grobe Sinuskurve, die anschließend durch die Spulen L3 und Lgrid zu einem guten Sinus geformt werden.
Quelle
Etwas Laienhaft ausgedrückt: Zunächst macht ein großer Kondensator aus dem Gleichstrom der ankommt, schönen glatten Gleichstrom, der wird auf eine höhere Spannung gebracht, als die die aus dem Solarpanel kommt. Dann wird der Gleichstrom zerhackt und in Wechselstrom umgewandelt. Dieser geht über das Magnetfeld (also galvanischt getrennt, sprich es gibt keinen Draht) auf einen weiteren Stromkreis über und dann wird aus diesem Wechselstrom ein „schöner“ Wechselstrom gemacht, dessen Sinuskurve der des Stromnetzes folgt.
Was machen jetzt die Relais?
Eigentlich würde man diese Relais dazu nicht brauchen. Gesteuert wird das ganze über einen Mikroprozessor im Wechselrichter. Der schaltet den auch ab, wenn etwa kein Stromnetz zu sehen ist. Aber die Norm verlangt nun eine doppelte Sicherheit, die kann dann dadurch hergestellt werden, das ein Relais eingebaut ist, das zum Ausschalten des Wechselrichters dazu auch noch sich ausschaltet. Ein Teil der Wechselrichter hat nun dieses Relais nicht.
Wechselrichter mit ohne Relais
Hier Screenshot aus einem Video: Ein Wechselrichter auf dessen Platine Relais vorgesehen sind, aber keine eingebaut wurden: Quelle: https://youtu.be/snwEIT7LPlU?t=353 Sieht nan recht deutlich an oberhalb der Spule wo K1 und K2 steht.
Aus dem gleichen Video gibt es auch ein Röntgenbild:
Hier nochmal ein Bild in einen Kleinwechselrichter von WVC (die würde ich sowieso nicht kaufen) hier ist schon gar kein Relais vorgesehen.
Wie finde ich nun heraus, ob ich einen Wechselrichter mit Relais habe oder nicht?
Aufschrauben ist ja nicht unbedingt was für alle. Daher was auch geht ist hören!
VoltAmpereLux hat dazu eine Reihe von guten Videos gemacht, die alles sehr schön erklären. Besonders bei dem, welches wir hier eingebettet haben, hört man das mit dem Klicken des Relais sehr gut:
Zum Clip: https://youtube.com/clip/Ugkxda6ohc0kkB5190JHHDyn_91TzOzb_jID (im Originalviedo ab 8:13)
Je nachdem dürfte das wahrscheinlich sogar für einen normalen Nutzenden hörbar sein, ggf. hilft vielleicht ein Stethoskop oder das Handy, das man direkt drauf legt, besonders laut ist es nicht.
Ich habe meinen Wechselrichter abgehört. Und zwar mit der Trichter-förmigen Seite des Stethoskops. Die eignet sich zum Abhören von tiefen Frequenzen, das nutzt man in der Regel in der Kardiologie, aber auch hier kann man es sich zu nutze machen. Wichtig ist, dass der grüne Punkt am Stethoskop, der anzeigt mit welcher Seite man hören kann auch auf die Trichter-förmige Seite gestellt ist.
Über Smarthome die Steckdose ausschalten (Cave: klacken lauter!) und dabei den Kopt des Stethoskops auf den Wechselrichter halten. Dann sollte man was hören, am besten macht man es mehrmals oder man hat eine weitere Person, die einfach den Stecker zieht. Das größte Problem war tatsächlich das Klacken der schaltbaren Steckdose (Fritz Dect 210), die ein recht lautes Relais eingebaut hat.
Röntgen
Weniger einfach dürfte die Variante sein, den Wechselrichter zu röntgen. Uns hat ein Follower Bilder, die mithilfe einer sehr guten Industrieröntgenmaschiene gemacht wurden zugeschickt. Diese Geräte haben eine höhere Auflösung als etwa das Durchleuchtungsgerät am Flughafen oder sogar die Geräte im Krankenhaus.
Damit hat er Wechselrichter geröntgt die er zur Hand hatte: Unterschiedliche Hoymiles und einen Wechselrichter von Deye. Zusammen mit ihm haben wir im Balkonsolarverein, diese Röntgenbilder beschriftet.
Hier die Aufnahme eines Teils eines Hoymiles HM-800 Wechselrichter. Deutlich zu sehen und mit orangem Pfeil das Relais (unten links), rechts davon die Funkentstördrossel. Daneben jeweils Kondensatoren und eine Funkenstrecke gegen Überspannung. Ganz unten die Durchgangskabel mit 230 V, mit denen sich mehrere Wechselrichter verketten lassen. Im oberen Teil die Steuerung der Step-up-Converter Blöcke.
Im Bild des HM-800 sieht am beim Relais zwei sehr dünne Leiterbahnen, nach oben weggehen. Diese steuern das Relais wahrscheinlich an. Darunter sind mehrere breite Leiterbahnen zu sehen (beides graue Schatten), diese schließen die Wechselspannung an das Relais an. Auf den weiteren Bildern wird sich zeigen, dass diese bei dem uns vorliegenden Deye Wechselrichter zu fehlen scheinen.
Bei Funkentstördrosselen gibt es zwei: Differential Mode und die Funtkentstördrossel für den Common Mode. Laut unserer Quelle müssen beide verbaut werden, damit an ordentlich entstören kann. Es handelt sich dabei um konzeptionell unterschiedliche Bauteile. Diese sieht man auch auf dem Röntgenbild des Hoymiles Wechselrichter.
Beim Deye Gerät wurden lediglich drei Common Mode Chokes eingesetzt. Für eine saubere Funkentstörung sind jedoch beide Arten notwendig.
“Von Funkentstörung haben sie keine Ahnung”.
Unsere Quelle sagte das.
Übrigens nur zu den Kosten: Ein Relais kostet ca 1 Euro. Und die Common Mode Choke und Differential Mode Bauteile liegen im Preis auch nicht weit auseinander.
Ein ähnliches Bild zeigt sich auch bei dem größeren HM-1500. Hier gehen mehr Kabel nach außen, siehe linke Seite. Man sieht hier deutlicher die unterschiedliche Dicke des Gehäuseres: bei Kühlrippen ist sie deutlich dicker und daher ist das Bild dunkler. Im oberen Teil kann man links das Antennenkabel entdecken, daneben die Platine mit WLAN Modul und rechts davon Kondensatoren und ihre Beinchen.
Die Hoymiles sind konstruktiv deutlich stimmiger als die vorliegenden Deye Geräte. So liegen etwa die Kabel beim Hoymiles deutlich besser und nicht in der Nähe der Bauteil die schalten.
Unsere Quelle
Step-Up Konverter
Step-up-Konverter funktionieren so, dass die Halbwelle in evtl Zehntausende Zeitabschnitte aufgeteilt wird, zu jedem Abschnitt wird eine andere Spannung gepumpt, zusammen simuliert das einen sauberen Sinus und die 300 kHz Oberwellen werden durch die Entstördrossel rausgelöscht. Dann wird die Polarität gewechselt und es geht mit der negativen Halbwelle weiter.
Wiederum sieht der Wechselrichter im inneren sauber, ordentlich und aufgeräumt aus.
Noch mal ein Blick in einen HM-1500. Deutlich sind die durchführenden Kabel, die Anschlüße und die Leistungselektronik voneinander getrennt. Ganz links erst das Relais, dann daneben die Funkentstörung.
Deye Wechselrichter
Ebenfalls auf den Röntgentisch kam ein Deye Deye SUN800G3. Diese Geräte sind für den Verkauf in Europa bestimmt. Natürlich können wir nicht ausschließen, das auch andere Platinendesigns im Umlauf sind.
Hier in unserem Deye-Sun800G3 scheint konstruktiv nie ein Relais vorgesehen gewesen zu sein. Auf der Platine bzw. hier im Röntgenbild sieht man keine Leiterbahn, die dieses Relais anschließt.
Fehlende Leiterbahnen deuten darauf hin, dass hier nie ein Relais vorgesehen war.
Denn für ein Relais müssten mindestens vier Leiterbahnen da sein. Zwei für die DC Ansteuerung des Relais und mindestens zwei Kontakte für die Trennung. Bei einer richtigen Wechselspannungstrennung sollten mindesten L und N Leiter getrennt werden, daher sind hier sechs Anschlüsse üblich.
Üblicherweise ist es so, das am eine eine Platine zu entwirft und auf Ebene der Bestückung Bauteile weg lässt, die nicht gebraucht werden. Man also einfach der Bestückungsmaschiene sagt: Hier nichts drauf setzen.
Das Röntgenbild stammt von einem Deye Sun, der über Ebay Kleinanzeigen erworben wurde, daher ist der Ersteinkauf nicht nachvollziehbar. Und auch nicht von welchem Händler er kam oder aus welcher Charge. Auf der Rückseite findet sich jedoch ein CE Zeichen.
Insgesamt wirkt der Deye nicht so gut designt, wie der Hoymiles. Die Kondensatoren liegen schief im Gehäuse und beim WLAN -Antennen-Kabel ist im Inneren eine Quetschstelle zu sehen.
Hier noch mal zwei Fotos, die VoltAmpereLux in seinem YouTube Kanal veröffentlicht hat. Wir haben die auch ein wenig beschriftet, damit man die Bauteile auch im realen Leben und nicht nur im Röntgenbild erkennt.
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