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Interne Verdrahtungen für Leistung, Daten und Signale können in der Schutzart IP 20 ausgeführt werden – Leitungen mit Querschnitten von 0,14 mm² bis zu 35 mm² werden einfach und sicher angeschlagen.
Sunclix-Steckverbinder – mit werkzeuglosem Feder­- anschluss lassen sich Leiter bis 16 mm² schnell und zuverlässig anschließen.
Modulares Stecksystem mit Schraubanschluss: Auf der Steckerseite vereinfacht sich damit die Adaption an die benötigte Kabellänge vor Ort.

Für die sichere Übertragung von Signalen, Daten und elek­trischer Leistung im Photovoltaik-Bereich kommen zahlreiche unterschiedliche Steckverbinder und Gehäusedurchführungen zum Einsatz. Mit Hilfe einer optimal angepassten Anschlusstechnik lässt sich bei der Produktion und Montage von Wechselrichtern und Generatoranschlusskästen (GAKs) die Produktivität deutlich erhöhen.

Hauptbestandteile einer PV-Anlage betrachten

Sichtbarer Teil einer Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) sind Solarmodule; sie bestehen aus Solarzellen, die in Reihe geschaltet sind. Zentral-, Strang- oder modulintegrierte Wechselrichter wandeln den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Im GAK werden die Strangleitungen, die Gleichstromhauptleitung und gegebenenfalls die Potenzialausgleichsleitung zusammengeführt und even­tuell gegen Überspannung abgesichert.

Sicherer Anschluss von Wechselrichtern und GAKs.

Sicherer Anschluss von Wechselrichtern und GAKs.Phoenix Contact

Neben sicherheitstechnischen Anforderungen an PV-Anlagen und -Komponenten durch Normen und Prüfkriterien stellen auch Komponentenhersteller sowie Installateure und Betreiber spezifische Anforderungen: produktivitätssteigernde schnelle Montage, einfache Installation ohne Spezialwerkzeug sowie langfristige Betriebsbereitschaft.

Anforderungen auf Anschlüsse im Innen- und Außenbereich erfüllen

Die Komponenten in einer PV-Anlage müssen Leistung, Daten und Signale sicher übertragen. Sie kommen im Außen- und teilweise im Innenbereich zum Einsatz. So lassen sich Wechselrichter und GAKs je nach Anlagengröße im Freiland oder – bei Kleinanlagen – auch unter dem Dach oder im Keller installieren.
Die Anschlüsse außen am Gerät dienen in der Regel zum Verschalten der einzelnen Anlagenkomponenten. Im Gerät erfolgt weitestgehend die innere Verdrahtung zwischen Elektronik und Gehäuse. Meistens sind die Anlagen nicht in einem geschützten Bereich installiert oder nur für Fachleute zugänglich, sondern befinden sich in Wohngebäuden oder auf deren Dächern. Weil zu diesen Installationsorten auch Laien Zugang haben, ist Berühr­sicherheit genauso wichtig wie Schutz gegen unbeabsichtigte Demontage. Die zu erwartenden Umwelteinflüsse, beispielsweise UV-Strahlung, Temperaturwechsel und Feuchtigkeit bei einer geplanten Anlagenlaufzeit von 25 Jahren stellen weitere Herausforderungen an Materialien, Konstruktion und Fertigungsqualität dar.
Hinzu kommen Systemanforderungen, wie etwa die einfache Verschaltbarkeit zwischen Solarmodul, Wechselrichter und GAK. Eine harte Verdrahtung mit fest aufgelegten Leitungen innerhalb der jeweiligen Geräte ist nicht wünschenswert. Im Wechselrichter müsste dann das Gehäuse zur Installation geöffnet werden. Zum Teil ist bei den Installationen ein erhöhter IP-Schutz notwendig. Sollte aufgrund fehlender Erfahrung oder mangelnder Sorgfalt beim Schließen des Gehäuses ein Fehler auftreten, fällt das zunächst auf den Gerätebauer zurück und nicht auf den Installateur.

Fehlerquellen frühzeitig erkennen

Bei der Installation wäre der direkte Zugang zur Elektronik gefordert. Natürliche Systemgrenzen, wie Gehäuse, würden durchbrochen, und berechtigte Garantieforderungen wären von unberechtigten nur schwer zu unterscheiden. Der Zugang zur Platine wäre unbedingt erforderlich.
Befindet sich der Übergabepunkt von Leistung, Daten oder Signalen in der Gehäusewand, und sind diese Übergabepunkte entsprechend ihren physikalischen Anforderungen unterschiedlich konstruktiv ausgestaltet, so lassen sich potenzielle Fehlerquellen von vornherein eliminieren. In der Regel werden die verschiedenen Komponenten einer PV-Anlage miteinander verschaltet. Unter der Prämisse, dass im Geräte-Innern nur der Gerätehersteller verdrahtet und dass von einem Gerät zum anderen nur über externe Anschlüsse verschaltet wird, lässt sich die Anschlusstechnik in intern und extern unterscheiden.

Interne Anschlüsse für Leistung, Daten und Signale

Weil die Gerätegehäuse den notwendigen hohen IP-Schutz ermöglichen, lassen sich interne Anschlüsse mit einem Schutzgrad von IP 20 herstellen. Die internen Anschlüsse können dann fest – also mit einer einteiligen Leiterplatten-Anschlussklemme – ausgeführt werden. Sie sind aber auch steckbar: mit einer zweiteiligen Leiterplatten-Anschlussklemme, bestehend aus einem Stecker und einer Anschlussbuchse.

Bei der Auswahl der einzelnen Anschlusselemente, zum Beispiel beim Wechselrichter, kommt es darauf an, ob das Gehäuse mit seinen externen witterungsbeständigen Anschlüssen separat vorkonfektioniert werden kann. Wichtig ist darüber hinaus, ob die Verbindung von Elektronik und Gehäuse – die so genannte Hochzeit – durch ein einfaches Plug-and-Play mit Steckverbindern erfolgen soll. Denn dann können die Einzelplatinen leicht getestet und anschließend verbaut sowie im Fehlerfall rasch ausgetauscht werden.
Alternativ lassen sich die Anschlüsse für Leistung, Daten und Signale auch auf einteilige Leiterplatten-Anschlussklemmen führen. In beiden Fällen hat der Blomberger Hersteller im Produktprogramm Combicon diverse Anschluss­elemente. Angefangen von Datenleitungen bis zu 0,5 mm² und einem Rastermaß von 2,5 mm in SMD-Ausführung bis hin zu Leistungsan­schlüssen für Querschnitte bis zu 35 mm² und einer Strombelastbarkeit von 125 A bei 40 °C Umgebungstemperatur (steckbar) oder 55 °C (nicht steckbar).

Viele dieser Leiterplatten-­Anschlusselemente gibt es nicht nur mit klassischer Schraubanschlusstechnik, sondern auch mit Direktsteck-Federkrafttechnik, Crimp- oder Schneidklemmanschluss. So lassen sich Platinen und Kabelbäume einfach, sicher und schnell vorkonfektionieren und ohne Spe­zialwerkzeug leicht verschalten. Entsprechendes Know-how in der Komponentenentwicklung mit Produkten im rauen industriellen Umfeld sind gute Voraussetzungen für deren sicheren und zuverlässigen Einsatz.

Externe Anschlüsse für Leistung, Daten und Signale

Die externen Anschlüsse des Wechselrichters sind die Anschlüsse für die Solarleitungen der DC-Seite, die Leistungsanschlüsse in Richtung Stromzähler der AC-Seite sowie die Signal- und Datenanschlüsse für eine zunehmende Zahl von Funktionen. Idealerweise sind die externen Geräteanschlüsse sowohl steckbar wie auch untereinander nicht steckkompatibel. Zum einen erlaubt die Steckbarkeit dem Gerätehersteller aus Gewährleistungsgründen das Gehäuse zu versiegeln. Zum anderen erleichtert sie die ein­fache und schnelle Installation oder Austauschbarkeit im Fehlerfall. Die nicht vorhandene Steckkompatibilität der Anschlüsse verhindert ein Fehlstecken. Das Pluscon-Produktprogramm mit erhöhter Schutzart von IP 65 und mehr deckt die hohen Anforderungen an die externen Anschlüsse ab.

Die Feldleitungen der Solarmodule sowie die DC-Anschlüsse am Wechselrichter und GAK lassen sich – für Leiter bis 16 mm² – mit werkzeuglosem Federanschluss des Sunclix DC-Stecksystems schnell und einfach ausführen, wie das Bild auf Seite 29 rechts unten zeigt. Auf der AC-Seite wird mit einem modularen Stecksystem in das Stromnetz eingespeist. Durch den modularen Aufbau der Kontakteinsätze werden die Polzahlen an die Geräteerfordernisse angepasst. Mit dem Schraubanschluss lässt sich die Leitungs­länge zwischen Wechselrichter und Stromzähler auf einfache Weise adaptieren. So werden die Verluste aufgrund der Kabellänge auf der Wechselstromseite minimiert. Dazu trägt auch das Anschlussquerschnitts-Vermögen bis zu 16 mm² und die Stromtragfähigkeit bis zu 70 A bei (siehe Bild).

Auf einen Blick

Für die sichere und einfache Montage von Wechselrichtern und GAKs müssen verschiedene Anforderungen erfüllt werden. Dazu zählen die frühzeitige Fehlererkennung genauso wie die Betrachtung der internen und externen Anschlüsse. Im Endeffekt sorgt die Erfüllung dieser Faktoren für eine erhebliche Produktivitätssteigerung des Endgerätes.

Für die Daten- und Signalanschlüsse kann der Anwender im Produktprogramm Pluscon passende Lösungen finden: Die LWL- und kupferbasierten Schnittstellen für die Signal- und Datenübertragung entsprechen den modernen Standards Feldbus- und Ethernet-basierter Systeme. Auch Wanddurchführungen und Steckverbinder für RJ45, USB, D-Sub sowie M8- und M12-Rundsteckverbinder mit Litzen und Platinen-Lötanschluss gehören zum Programm. Hier hat der Hersteller neben den Anforderungen aus Normen und Zulassungen lange Erfahrungen mit diversen Applikationen in der rauen Industrieumgebung einfließen lassen.

Den Gerätenutzwert optimieren

Durch eine optimale Anschlusstechnik lässt sich bei der Produktion und Montage eines Wechselrichters die Produktivität erheblich erhöhen. Gleichzeitig wird die Zahl der fehlerbedingten Reklamationen während der Installation reduziert und die Installationsfreundlichkeit maximiert. Berater helfen dabei, Lösungen zusammenzustellen. Dabei können sie auf ein aufeinander abgestimmtes Produktprogramm zugreifen, das sich um kundenspezifische Varianten erweitern lässt.