Verbindungstechnik Anschlusstechnik für Solar-Wechselrichter

Die Zuverlässigkeit aller Steckverbinder und Schnittstellen am Wechselrichter ist für den Betrieb einer Solaranlage wichtig. Welche Kriterien hier beachtet werden sollten, legt dieser Beitrag dar.

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Der Solar-Wechselrichter ist das Herz einer PV-Anlage – für den Sonnenertrag der Anlage ist das Gerät genauso wichtig wie die Ausrichtung der Module. Aus diesem Grund ist die Zuverlässigkeit aller Schnittstellen und Steckverbinder am Wechselrichter ein entscheidender Faktor für die Wirtschaftlichkeit einer Solaranlage.

PV-Module produzieren Gleichstrom, der vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und ins Netz eingespeist wird. Die Module werden untereinander bis hin zum Wechselrichter mit speziellen DC-Steckverbindern für die Photovoltaik verbunden. Von diesen Steckern gibt es fast so viele wie es Modulhersteller gibt.

Phoenix Contact bietet mit dem Sunclix-Programm ein einheitliches und durchgängiges Stecksystem für Leiterquerschnitte von 2,5 bis 16 mm² an, das ohne aufwändiges Verdrahten mit Spezialwerkzeug auskommt.

Wechselrichter-Hersteller und Installateure profitieren von diesem System. Die Steckverbinder auf der Geräteseite sind bereits ohne Gegenstecker längswasserdicht. Sie werden mit der entsprechenden Leitung auf Kundenwunsch vorkonfektioniert und ersparen dem Gerätehersteller die aufwändige geräteinterne Verdrahtung.

Dem Installateur erleichtern die Sunclix-Steckverbinder das Verdrahten der Solaranlage im Feld. Er benötigt kein Spezialwerkzeug, sondern muss nur den abisolierten Leiter in die Klemmstelle einlegen und die Feder herunter drücken.

Danach schiebt er den Steckverbinder zusammen und zieht die Zugentlastung an (Bild 1). Falls bei der Verkabelung der Anlage doch einmal etwas nicht passt, wird der Steckverbinder mit einem einfachen Schraubendreher wieder geöffnet – das spart Kosten und Ressourcen.

Vorteilhaft beim Sunclix-System sind die Leistungsdaten: mit einem Steckverbinder können nahezu alle PV-Leitungen von 2,5 bis 6 mm² angeschlossen werden. Und falls – etwa in Freiflächenanlagen - doch einmal größere Leiterquerschnitte gefordert sind, deckt der große Steckverbinder die Querschnitte von 6 bis 16 mm² ab.

AC-Anschluss für ein- und dreiphasige Geräte

Auf der Netzanschluss-Seite werden mehrpolige Steckverbinder eingesetzt. Die Vorteile des werkzeuglosen Systems kommen auch auf der AC-Seite zum Tragen. Mit dem 3-poligen AC-Stecker aus dem Programm werden Leitungen mit einem Leiterquerschnitt von 2,5 bis 6 mm² komfortabel und werkzeuglos an einphasige Solar-Wechselrichter angeschlossen.

Besonderheiten bei dreiphasigen Wechselrichtern

In Deutschland dürfen einphasige Anlagen nur bis zu einer maximalen Dauerleistung von 4,6 kW in das Stromnetz einspeisen. Diese Beschränkung vermeidet Schieflasten und dient der Netzstabilität. Daher findet man mehr und mehr Anlagen, in denen dreiphasige Wechselrichter verbaut sind. Für den Netzanschluss dieser dreiphasigen Wechselrichter bietet das Variocon-System eine sichere und gleichzeitig komfortable Lösung – auch für den höheren Leistungsbereich.

Kommunikations-Schnittstellen mit RJ45 und M12

Solarwechselrichter benötigen neben den Steckverbindern für Ein- und Ausgangsleistung auch diverse Kommunikations-Schnittstellen. Das Blomberger Unternehmen bietet IP-geschützte RS485- und Ethernet-Schnittstellen an, die im Feld komfortabel konfektioniert werden.

Die Daten-Schnittstellen ermöglichen beispielsweise die Verschaltung von drei einphasigen Wechselrichtern, um eine Phasenverschiebung zu vermeiden. Ferner kann der Wechselrichter über die Ethernet-Netzwerke mit dem Internet verbunden werden. So kann der Endanwender jederzeit über einen Web-Browser auf die Daten zugreifen und die Ertragsdaten seiner Solaranlage auswerten.

Das Produktprogramm Pluscon von Phoenix Contact bietet passende Lösungen für Daten- und Signalanschlüsse. Die LWL- und kupferbasierten Schnittstellen für die Signal- und Datenübertragung entsprechen den Standards der Feldbus- und Ethernet-basierten Systeme.

Die Konstaktstellen im Inneren des Wechselrichters

Auch im Inneren eines Wechselrichters gibt es zahlreiche Kontaktstellen. Die äußeren Schnittstellen müssen intern weiter verdrahtet, die Platinen untereinander verbunden und die Drosseln mit der Leiterplatte kontaktiert werden – um nur einige Kontaktpunkte zu nennen. Beim Leiterplattenanschluss im Inneren kommt es vor allem auf eine gute Prozess-Integration in die Gerätemontage an. Der Kostendruck in der PV-Industrie beschränkt sich nicht nur auf die Module, sondern überträgt sich auch auf die Wechselrichter.

Außerdem müssen die Leiterplattenklemmen und -Steckverbinder alle Anforderungen an moderne Lötprozesse erfüllen und eine hohe Zuverlässigkeit bei Temperaturschwankungen und jahrelanger zyklischer Belastung mitbringen. Alle Komponenten müssen sicher funktionieren – dürfen auf der anderen Seite jedoch nicht überspezifiziert sein. Schließlich machen die elektromechanischen Bauteile, zu denen auch die Steckverbinder zählen, circa 15 % der Kosten eines Wechselrichters aus.

Das Combicon-Programm bietet laut Hersteller Phoenix Contact die größte Auswahl an modernen Leiterplattenanschlüssen am Markt. Das Spektrum reicht vom direkten Leiterplattenanschluss und Ströme bis zu 125 A bis zum steckbaren Miniarturanschluss für kleinste Bauräume in SMD-Ausführung, der 5 mm hoch baut.