Das 230V Netz
HINWEIS:
| Nur geschultes Personal oder Anwender mit einschlägigen Kenntnissen der Elektrotechnik dürfen an den elektrischen Einrichtungen Arbeiten vornehmen. Es gelten die 5 Sicherheitsregeln zu beachten! Ferner gilt die Norm DIN VDE 0100-721:2010-02 zu beachten! |
Der Anschluß an das 230V Netz
Im Regelfall wird der Wohnwagen auf dem Campingplatz über eine Versorgungssäule und einer Verlängerungsleitung mit dem 230V Netz verbunden. Eine Gummischlauch- oder eine entsprechend für den Außeneinsatz geeignete Leitung muss für den Anschluss genutzt werden.
Die Leitung darf eine Länge von 25m nicht überschreiten und die einzelnen Adern für L, N und PE müssen einen Querschnitt von 2,5qmm aufweisen.
Der Anschluss sowohl an der Versorgungssäule wie am Wohnwagen erfolgt über eine CEE Kupplung bzw. Stecker.
CEE Stecker und Kupplung.
Der Adapter sollte nur da genutzt werden, wo es keine CEE Steckdosen gibt.
Kabeltyp: Types H07RN-F
Das 230V Netz und die Schutzorgane
Das 230V Netz in einem Wohnwagen ist ein TN Netz. Dieses wird durch den Campingplatz bereitgestellt. Die Bezeichnung bedeutet, dass der Nullleiter (N) und der Schutzleiter (PE) bereits getrennt geführt werden. Somit können in einem Wohnwagen selektiv Schutzmaßnahmen mit Leitungsschutzschaltern und Personenschutzschalter (FI) getroffen werden.
Messungen von Spannungen in einem TN - S Netz
L1 zu N = 230V ; L1 zu PE = 230V ; N zu PE = 0V
Leitungsschutzschalter
Anders als in der Installation zu Hause, wo immer nur der Aussenleiter "L" abgesichert wird, werden in einem Caravan immer beide Pfade durch einen Leitungsschutzschalter gesichert. Die beiden Schutzschalter werden durch einen Steg miteinander verbunden, sodass immer beide Schalter auslösen - dieses minimiert auch die Gefahr bei einer Verpolung bei Verwendung eines Schukosteckers!
FI Schutzschalter oder RCD
Jeder "neue" Caravan muss einen RCD Schalter installiert haben. Dieser Schalter ist auch als FI Schutzschalter bekannt und ist ein Personenschutzschalter. Er löst aus, sobald ein Fehlerstrom > max. 30mA über den PE / Schutzerder, oder durch den Körper gegen Erde abfließt.
Vorsicht bei der Verwendung von Wechselrichtern oder Powerstations, hier lösen FI Schutzschalter oftmals nicht aus, da keine Erdung besteht.
Zulässige Leitungstypen
Sollen in dem Wohnwagen 230V Verdrahtungen oder weitere Steckdosen nachgerüstet werden oder ein weiteres Gerät angeschlossen werden, so muss hier eine mehr - oder feindrähtige Leitung mit flammenwiedriger Ummantelung verwendet werden. Der Querschnitt soll 1,5qmm nicht unterschreiten. Die Verwendung von NYM-Leitung und ähnlichen Typen ist nicht zulässig. Bei Nachsetzen von Steckdosen oder Schaltern ist darauf zu achten, dass ein Berührungsschutz von hinten besteht.
Nutzung von Steckdosen im Vorzelt
Im Vorzelt sollte eine 230V Stromversorgung immer nur über eine Steckdose, die hinter den Schutzorganen im Wohnwagen angeschlossen ist, hergestellt werden. Am Besten geeignet sind hierfür die Vorzeltsteckdosen, die direkt am Wohnwagen montiert werden.
Auf gar keinen Fall sollte man von einer Kabeltrommel einfach eine Mehrfachsteckdose ins Vorzelt legen, es sei, es wird eine Leitung mit integrierten FI Schutzschalter und einem Sicherungsautomaten verwendet.
Auch sollte man im Vorzelt auf Steckdosenleisten mit entsprechenden Schutzgrad (IP44) achten. In Zelten ist es oftmals feucht und manchmal stehen diese auch unter Wasser!
Anschlussleistungen
Campingplätze haben meist folgende Absicherungen. Die Tabelle zeigt was mit jeweiliger Absicherung zu betreiben ist.
| Strom | Spannung | Leistung | Bemerkung |
| 3A | 230V | 690W | Kühlschrank 170W / Föhn 1000W ! |
| 6A | 230V | 1380W | Kühlschrank /Föhn / Kaffeeautomat |
| 10A | 230V | 2300W | Zusatzheizung und Kaffeemaschine. |
| 16A | 230V | 3680W |
Beispiel:
Eine Zusatzheizung hat eine Leistungsaufnahme von 2kW.
Dies würde bei Nennspannung von 230V und dem Strom von 8,5A einen Spannungsverlust auf der Leitung mit einer
Länge von 25m und einem Aderquerschnitt von 2,5qmm einen Spannungsverlust von 2,89V ausmachen.
[RLeitung = (0,017Ωmm2/m x 50m) / 2,5qmm]
RLeitung = 0,34Ω
Bei einem Strom von 8,5A fällt auf der Zuleitung bereits eine Spannung von:
UVerlust = 0,34Ω, x 8,5A
UVerlust = 2,89V
Wäre die eingespeiste Spannung 230V an der Abnahmestelle, stünden nur noch
UEingang_Caravan = 230V - 2,89V
UEingang_Caravan = 227V zur Verfügung.
Jetzt muss man aber davon ausgehen, dass auch die Spannung an der Versorgunssäule auch nicht mehr 230V beträgt. Dann verringert sich die Spannung im Wohnwagen nochmals.
Autarkes 230V Netz mit Wechselrichter
Dies soll nur ein Beispiel sein und zur Vollständigkeit dienen.
Funktion von Wechselrichtern
Ein Wechselrichter wandelt eine Gleichspannung in eine Wechselspannung um.
Hierfür gibt es verschiedene elektronische Schaltungen. Meist wird eine einfache Transistorschaltung genommen, die 2 Transformatorspulen so ansteuern, dass 2 Halbwellen entstehen. Aufwändigere Schaltungen sind H-Brücken, wie abgebildet.
Günstige Wechselrichter haben oftmals nur Rechteckspannungen, während teure Wechselrichter reine Sinuswellen als Ausgangsspannungen aufweisen. Für den Einsatz elektronsicher Geräte sind diese die bessere Wahl.
Netzformen an Wechselrichtern
IT Netz
TN-C Netz mit Nullung
TN-C Netz mit FI
IT Netz
Ein Wechselrichter hat zunächst einmal ein IT Netz. Es herrscht eine Spannung von 230V zwischen den beiden Anschlüssen A2 und A2. Eine Erdung ist nicht vorhanden.
an einem solchen Gerät darf immer nur"1" Verbraucher gleichzeitig angeschlossen und betrieben werden.
TN-C Netz
Hier ist zwischen dem Gehäuse und dem einen Außenleiter einer Nullung vorhanden. So bekommt der Wechselrichter eine Virtuelle Phase, Nullleiter und einen PE.
Wird der Wechselrichter noch geerdet entsteht ein geerdetes Netz.
An einem solchem Netz kann wiederum ein FI-Schutzschalter angeschlossen werden.
Sonderfall 230V Netz mit einem Wechselrichter oder einer Powerstation
IT Netz
- es gibt also keine Verbindung zu einem Betriebserder!
- kein FI Möglich
- Betrieb immer nur von einem Gerät,
-Spannungen zwichen den Klemmen A1 und A2:
A1 zu A2 = 230V
A1 zu PE = 0V, da nicht vorhanden
A2 zu PE = 0V, da nicht vorhanden.
TN-C Netz
- virtuelle Nullung zwischen einem Außenleiter und PE
- dadurch FI möglich
-Erdung möglich
A1 (L1) zu A2 (N) = 230V
A1 (L1) zu PE = 230V
A2 (N) zu PE = 0V
Wechselrichter mit FI
Hat der Wechselrichter eine Nullung, so kann, abhängig von der Spannungsform, auch ein FI oder RCD verwendet werden. Innerhalb dieses Netzes (Wohnwagen) löst dieser dann im Fehlerfall aus. Vorsicht ist jedoch außerhalb des Wohnwagens geboten, wenn der Wechselrichter über eine Vorrangschaltung in das Wohnwagennetz einspeist und die Außensteckdose in Verbindung mit einer Mehrfachsteckdose verwendet wird.
Absicherung
Einen separaten Leitungschutzschalter sollte installiert werden.
Multigeräte
Mittlerweile gibt es sehr interessante Umrichter, die Ladefunktionen für die Batterie, die Vorrangschaltung und den Wechselrichter beinhalten.
Diese Geräte können im Parallelmodus betrieben werden.
Das bedeutet, dass z.B. bei einer Versorgung von einem Campingplatznetz mit nur 6A kurzfristig auch mal 10A aus dem Wechselrichter zugeführt werden können.
Powerstation
Eine Powerstation ist im ALLINONE Gerät, was einen Akku, Ladegerät für die Ladung über ein 230V Netz, dem 12V Netz aus dem Auto und einen Solarregler besitzt.
Weiterhin beinhaltet Spannungsversorgungen für USB Anschlüsse, 12V und einen Wechselrichter für 230V.
Während der Betrieb aller 12Vund USB Steckdosen nahezu ungefährlich ist, stellt auch der Wechselrichter hier wieder die größte Gefahr dar.
Warum?
Wie schon beschrieben, stellt der Wechselrichter auch in einer Powerstation nur ein potenzielafreies IT Netz zur Verfügung.
Wir an einem Ausgang nur ein Gerät betrieben, ist alles sicher, sobald aber mehrer 230V Verbraucher, sei es durch eine Einspeisung in einen Wohnwagen, oder durch Anschluss an den meist 4 vorhandenen Steckdosen an der Powerstation Geräte angeschlossen werden. kann es gefährlich weren.
Etwas für das Verständnis...
Ströme in einem 230V Wechselstromnetz
Sollen in einem Wohnwagen einfach eine Steckdose nachgerüstet werden, so wählt man grundsätzlich eine mehrdrähtige Mantelleitung mit 3 x 1,5qmm Querschnitt. Die Ummantelung ist entweder aus PVC oder ein Ölflexkabel.
Hier kann man sich an den Standard halten, den der Hersteller bereits verwendet hat.
Es ist aber insgesamt darauf zu achten, dass die Leitungen nicht überlastet werden. Hierzu dient die Leistungsangabe des anzuschließenden Gerätes.
In einem Wechselstromnetz gilt vereinfacht:
| P(W) = Spannung (V) x Strom (A) |
Beispiel 1: Anschluss eines Gerätes mit 2kw (z.B. Fritöse)
| I = P / U Beispiel: I = 2000W / 230V; I =8,6A |
Beispiel 2: Anschluss eines Gerätes mit 35W (z.B.TV Gerät)
| I = P / U Beispiel: I = 35W / 230V; I =015A |
Man sieht deutlich, der Strom bleibt relativ gering, da die Spannung recht hoch ist.
Auswirkungen auf die Leiter
Die Auswirkung in Hinblick der Stromstärke ist beachtlich und hier liegt auch die Begründung für eine Abweichende Auswahl der Querschnitte.
Dazu muss der Leiter als elektrischer Widerstand betrachtet werden, der seinen Wert mit seiner Länge und seinem Querschnitt ändert.
Zunächst gibt es den spezifischen Widerstand für Kupfer.
| ϱ = 0,017 Ω/m * mm2 |
Um daraus nun den Widerstand der Leitung zu ermitteln, kann folgende Formel verwendet werden:
| R = ϱ x l (m) / A (mm2) |
Wie aus der Formel zu ersehen ist, hat die Länge und der Querschnitt eine entscheidende Rolle. In der Formel muss beachtet werden, dass immer die Leitungslänge x 2 gerechnet werden muss.
Beispiel:
Länge = 10m x 2 = 20m; Querschnitt = 1,5mm2
| R = 0,017 x 20m / 1,5 = 0,22Ohm |
Wird der Leiter nun durch einen Strom durchströmt, der in Abhängigkeit seiner Größe für eine Erwärmung der Leitung führt. Dies resultiert aus der Verlustleistung.
Hierzu kann man sich dem ohmschen Gesetz bedienen
| (R = U / I) (U = R x I) (I = U / R) |
Will man nun den max. Spannungsfall auf de Leitung bei einem Beispielstrom von 10A berechnen, so sieht das wie folgt aus:
| U = R x I = 0,22Ohm x 10 A = 2,2V |
Betrachtet man dies unter Berücksichtigung in einem 230V Netz, wurde die Verbraucherspannung von 230V auf 227,8V sinken, was wenig Auswirkung hätte.
Bei einem 12V Netz wurde die Spannung aber von 12V auf 9,8V sinken und dies wäre bereits eine erhebliche Auswirkung auf ein Gerät, was mit einer Nennspannung von 12V betrieben werden muss.
Wie kann man dem nun entgegen wirken?
Durch eine Erhöhung des Querschnittes wird der Widerstand der Leitung verkleinert und somit wird der Spannungsabfall auf der Leitung auch wesentlich verringert.
Als Beispiel Leitung wird auf 6qmm Querschnitt erhöht:
| R = 0,017 x 20m / 6qmm = 0,05Ohm |
Daraus resultierender Spannungsverlust auf der Leitung:
| U = R x I = 0,05Ohm x 10 A = 0,5V |
Die Spannung am Verbraucher würde nun ca. 11.5V betragen.
Bei der Länge und bei einem Strom von 10A müsste mind. eine 6qmm, besser eine 10qmm Leitung verlegt werden.
Auswahl von Leitungen
In 230V Netzen
Für die Auswahl einer Leitung gilt immer der max. Strom, der durch diese fließen darf.
Bei einer solchen Belastung würde eine Leitung mit max 1,0qmm ausreichend sein.
Eine entsprechende Absicherung vorausgesetzt.
Da man aber in der Regel keine neue Absicherung setzt, sondern von der Abzweigdose eine neue Steckdose verdrahtet, sollte eine Leitung mit 3 x 1,5qmm verwendet werden.
In der VDE ist folgende Aufschlüsselung zu finden:
bis 12A 0,75qmm
bis 16A 1,0qmm
bis 22A 1,5qmm
"Strombelastbarkeit nach IEC 204-1 / VDE 0298-4 / VDE 0100 Teil 430"
In 12V Netzen
Wie jetzt bekannt, schnellen die Ströme in einem 12V Netz schnell an, die zu einer hohen Verlustleistung auf der Leitung führen. Aus diesem Grunde müssen hier hohe Querschnitte gewählt werden. Letztendlich sind große Verbraucher wie eine Kühlschrank an einer 12V Spannungsversorgung eher ungeeignet.
Der Graph unten zeigt die Querschnitte, die in Abhängigkeit von Leitungslänge und Strom gewählt werden müssen