4- 230 Volt Installationen

Von Bernhard Plüss

Im Teil 4 befassen wir uns mit der 230 Volt Installation im Wohnmobil, die doch einige Besonderheiten mit sich bringt. Was hier als erstes erwähnt werden muss: Es gelten im so genannten Niederspannungsbereich (Spannungen >50 Volt) Vorschriften, die unbedingt einzuhalten sind. Solche Installationen dürfen nur von ausgebildeten Fachpersonen ausgeführt werden.
Der folgende Bericht basiert auf den Schweizerischen NIN-Vorschriften (Niederspannungs-Industrie-Normen). Für andere Länder sind die örtlichen Vorschriften unbedingt einzuhalten. Für Fehlinterpretationen wird keine Haftung übernommen. Eine 230 Volt Anlage die nicht fachgerecht Installiert und geprüft wird, ist als personengefährlich einzustufen.

Wir unterscheiden im Wohnmobil zwischen zwei verschiedenen Niederspannungs-Anlagen AC >50 Volt. Nicht zu verwechseln mit der Kleinspannungsanlage 12 Volt DC <50 Volt.

Als erstes ist die netzgebundene Stromversorgung und das ist die häufigste Art der Stromversorgung. Das heisst, wenn wir auf einem Campingplatz/Stellplatz den Stecker an eine Stromsäule anschliessen, so gilt dies als eine ortsgebundene Anlage und müsste den örtlichen Vorschriften entsprechen. Das dies unmöglich ist, wird jedem klar, also gelten in diesem Fall die Vorschriften der beweglichen (fahrbaren) Installationen.

Als zweites gehören noch die so genannten Inselanlagen zu den fahrbaren oder festen Installationen.

Was sind nun eigentlich Inselanlagen. Wie der Name schon sagt ist die Stromversorgung eigenständig ohne Netzverbindung zu einem Stromlieferanten.
Der zu verbrauchende Strom wird also selber produziert, sei das nun über batteriegespiesene oder über Generatoren erzeugte Spannungen, die grösser als 50 Volt betragen.

Beim 230 Volt Wechselstrom sprechen wir immer vom Dreileiter-System, d.h. es sind immer und in jedem Fall drei Leiter zu den Verbrauchern zu führen. Die einzelnen Leiter werden wie folgt bezeichnet:

Die Phase oder auch Phasenleiter, Bezeichnung L, ist der stromführende Draht, der die Spannung zum Verbraucher führt. Die Farbe des Phasenleiters ist in der Regel braun oder schwarz, in älteren Anlagen noch schwarz/rot oder weiss.
Der Nullleiter oder auch Neutrallleiter, Bezeichnung N, ist der rückführende Draht vom Verbraucher und hat in jedem Fall die Farbe hellblau aufzuweisen. In älteren Installationen ist der Neutrallleiter noch gelb, darf aber bei Neuinstallationen nicht mehr verwendet werden.
Diese beiden Leiter L und N nennt man spannungsführende Leiter.

Der Erdleiter oder Schutzleiter (hat nichts mit Masse im Kleinspannungsbereich <50 Volt zu tun), Bezeichnung E oder PE, ist der wichtigste Leiter einer Installation. Denn wie der Name schon sagt, handelt es sich um eine Schutzfunktion der elektrischen Installation. Die Farbe des Erdleiters ist immer gelb/grün und darf im Normalfall niemals Spannung führen.

Nur wenn ein Verbraucher defekt ist und Spannung ans geerdete Gehäuse gelangt, wird diese Spannung bis zum maximalen Auslösestrom der Vorsicherung über diesen Leiter abgeführt. Dies trifft nur in älteren Installationen zu, die keinen Fehlerstrom-Schutz-Schalter aufweisen. Ist der Erdleiter unterbrochen oder fehlt er in einer Installation, so sind massive personengefährliche Zustände zu erwarten, die zum Tode führen können.

Diese Erläuterungen sollten jeden Nichtfachmann zum Nachdenken anregen, ob er seine Niederspannungs-Installation selber ausführen will oder durch einen Fachbetrieb ausführen lassen soll.

Bei meinen Kunden, die ein Wohnmobil selbst ausbauen, handhabe ich dies so:
Ich bespreche mit ihnen wo sie ihre Verbraucher und Steckdosen möchten. Der Kunde verlegt dann die Leerrohre und montiert die Einlasskasten zur Aufnahme der Schalter und Steckdosen. Anschliessend bezieht der Kunde die Mehrfachkabel mit dem entsprechenden Querschnitt zum Einziehen bei mir und zieht diese in die verlegten Leerrohre. Die Verdrahtung der Steckdosen und Apparate überlässt er dann mir, so kann er Geld sparen und hat trotzdem eine fachgerecht und geprüfte Anlage.

Wenn wir uns nun eine solche Installation einmal etwas näher betrachten und uns überlegen welche Apparate notwendig sind um eine störungsfreie Anlage zu betreiben, so fängt man immer bei der Einspeisung an.

Die Netzeinspeisung erfolgt immer und ausschliesslich über eine CEE-Steckdose. Das Kabel von der CEE-Steckdose zum Leitungsschutzschalter /Fehlerstromschutzsschalter, kurz FI/LS genannt, muss dem gesamt möglichen Stromfluss entsprechen, in der Regel 3 x 2.5 mm²

Der FI/LS Schalter hat folgende Funktionen:
Erstens überwacht er den gesamten Stromfluss (LS = Leitungsschutzschalter) der Ver¬braucher im Wohnmobil je nach Grösse des Auslösestromes 10, 13 oder 16 Ampere.

Bei Verwendung einer Alde Warmwasserheizung mit 3-stufiger Elektrobeheizung ist der 16 Ampere FI/LS unumgänglich, da die Elektrobeheizung in der dritten Stufe bis 14.3 Ampere aufnimmt. Beim Überschreiten des so genannten Nennstromes (10/13/16 Amp.) unterbricht er den Stromfluss und macht die Installation spannungslos.

Zweitens überwacht er (FI = Fehlerstromschalter) die Installation auf Fehlerströme.

Was heisst nun Fehlerstrom? Betrachten wir einmal einen Verbraucher der Einfachheit halber nehmen wir einen Heizofen mit geerdetem Blechgehäuse. Im Heizofen befindet sich ein Heizwiderstand, der beim Durchfliessen mit Spannung und Strom heiss wird. Messen wir nun den Strom (Ampere) im Phasenleiter, so beträgt dieser z.B. 6.5 Ampere (entspricht 1’495 Watt). Nun muss ja logischerweise bei intaktem Heizofen im Neutralleiter derselbe Strom wieder zurückfliessen, also auch wieder 6.5 Ampere. So wird der FI keine Reaktion zeigen, da die Summe aller Teilströme (im Phasenleiter und Neutrallleiter)gleich null ist. (6.5 Ampere minus 6.5 Ampere = 0).

Sollte nun in unserem Beispiel der Heizwiderstand des Ofens einen Defekt durch Beschädigung oder Feuchtigkeit aufweisen, so fliesst ein Teil des Stromes über das Blechgehäuse über den Erdleiter ab. Der FI bemerkt nun beim Messvergleich des einfliessenden und ausfliessenden Stromes (Phase und Nullleiter) eine Differenz. Seine Bilanz ist jetzt nicht mehr Null, sondern um den im Erdleiter abfliessenden Strom kleiner. Die zum Personenschutz vorgeschriebenen Fehlerstromschutzschalter in trockenen Räumen haben einen Auslösestrom von 30 mA, also 0.03 Ampere.

In unserem Beispiel nehmen wir an, dass ein Fehlerstrom von 0.04 Ampere über den Erdleiter abfliesst. Da der Erdleiter neben dem FI ohne Messung geführt wird, detektiert der FI einen Personen gefährlichen Fehlerstrom von >0.03 Ampere und löst beim Einschalten des Heizofens binnen Millisekunden aus.

Die Installation wird also auch hier sofort stromlos geschaltet bis der Fehler behoben ist. Ist kein FI vorhanden und man berührt den Heizofen, den man zum Beispiel im Vorzelt auf feuchtem Erdboden aufgestellt hat, so fliesst der Strom durch unseren Körper zur Erde. Umfasst man nun den Heizofen am Haltegriff wird man einen Muskelkrampf erleiden und kann die Hand nicht mehr vom Haltegriff lösen. Dies führt unweigerlich zum Tode.

Wir sehen, ein Fehlerstromschutzschalter kann Leben retten oder grössere Unfälle vermeiden. Im Speziellen sind Kinder und Tiere durch Stromschläge in Wohnmobilen oder Caravan gefährdet. Denn kleine Kinder oder Tiere nähern sich dem Eingang und berühren mit den Händen oder Pfoten den Einstieg (beim Caravan häufig auch die Deichsel) und krabbeln so ins Mobil. Nehmen wir nun an, der Erdleiter im Verbindungskabel (Steckdose Campingplatz zur CEE-Steckdose) ist unterbrochen und wir haben wie im obigen Beispiel den defekten Heizofen, der einen Teil des Stromes über den Erdleiter abfliessen lässt. Da bei vorschriftsmässiger Installation der Erdleiter bei der CEE-Steckdose mit der Masse (Blechgehäuse) des Fahrzeuges verbunden sein muss, fliesst der Strom bis zur Karosserie. Das Kleinkind oder das Tier steht noch auf dem feuchten Grasboden und berührt nun am Einstieg die Karosserie. Im Moment der Berührung schliesst er den unterbrochenen Schutzleiter zur Erde. Demzufolge fliesst der Strom nun durch seinen Körper. Ist der Stromfluss gross genug, führt er zum Tode oder zu schweren Verletzungen. Man nennt dies die so genannte Schrittspannung.

Ist aber in diesem Fall ein Fehlerstromschutzschalter vorhanden, so detektiert dieser den Fehlerstrom und löst binnen Millisekunden die Stromzufuhr, so dass der Stromschlag gar nicht wahrgenommen wird.

Wenn wir teilweise die elektrischen Installationen auf Camping- oder Stellplätzen etwas genauer betrachten, so wird einem als Fachmann schwindlig welche Gefahren dort lauern. Gut wenn man über einen FI verfügt.

Bei der weiteren Installation, also am Ausgang des FI/LS, sollte auf einen Verteiler nicht verzichtet werden, d.h. alle abgehenden Kabel (natürlich dreipolig) sollten sternförmig verlegt werden. Dass alle Kabel entweder in Kabelkanälen oder Elektrorohren zu verlegen sind, versteht sich von selbst.(Brandschutzklasse beachten).

Auf Putz verlegte Kabel sind nur mit vorschriftsmässigen Briden zu montieren und dürfen nicht ohne Schutzrohr durch Wände oder Boden geführt werden. Vor allem grosse Verbraucher wie Anschlüsse für Kaffeemaschinen/Klimaanlagen/Mikrowellen usw. sollten immer mit einem separaten Kabel versorgt werden. Leuchten oder Steckdosen können auch geschlauft werden, d.h. von einer Steckdose zur anderen. Es ist jedoch zu beachten, dass bei einer Panne oder Unterbruch im Schlaufensystem immer alle sich in der Schlaufe befindlichen Anschlüsse zu kontrollieren sind. Dies kann bei versteckten Anschlüssen zum Teil schwierig bis unmöglich sein. Vorteilhaft ist es die im Verteiler zusammengeführten Kabel zu beschriften.

Ausschliesslich dürfen in Fahrzeugen nur Litzekabel verwendet werden, also GDF oder TDF (Gummi doppelt flexibel/Thermoplast doppelt flexibel) mit Querschnitt 1.5 mm². Es sind in jedem Fall immer nur geerdete Steckdosen (dreipolig) zu verwenden und bei Unterputz, also hinter Verschalungen, immer flammwidrige Einbaukasten zu verwenden. Die Kabel werden bis in den Einbaukasten (auch hier Brandschutzklasse beachten) geführt und dort mit einer geeigneten Zugentlastung gesichert. Die Abisolierung der Aussenhülle sollte ca. 10 – 15 cm betragen, so kann man die Steckdose oder den Schalter ohne Mühe anschliessen. Beim Anschluss der Steckdosen oder Apparate sollten immer Aderendhülsen verwendet werden. Denn die einzelnen Litzen werden von den Schrauben in den Klemmen auf die Seite gedrückt und gewähren so keinen dauerhaften Kontakt und führen zu verbrannten Klemmen oder Anschlüssen.

Bei Verwendung von Steckklemmkontakten ist eine Aderendhülse sowieso unerlässlich. Wichtig ist auch zu wissen, dass Litzen die unterklemmt werden in speziellen Schraubverbindungen nie gelötet werden dürfen. Denn Lötzinn weicht unter Druck der Klemmschraube, d.h. man hat auch beim Festziehen der Schraube nach einiger Zeit wieder eine lose Verbindung und dies führt ebenfalls zu Störungen.

Die Steckdosen und Apparate sind ohne Druckstellen der Drähte in die Einbaukasten zu montieren.

Um von einer Inselanlage mit 230 Volt zu sprechen, ist auch immer ein so genannter Spannungswandler oder Umformer notwendig, der die in der Batterie gespeicherte Energie (12 oder 24 Volt) in 230 Volt umwandelt.

Bei der Auswahl des Spannungswandlers, in der Fachsprache DC/AC Wandler genannt, sollte man sich den Verwendungszweck genau vor Augen halten.
Als erstes, wie viel Wandlerleistung in Watt brauche ich für meinen Zweck. Will ich zum Beispiel nur ab und zu meine Akkus der Digitalkamera aufladen oder möchte ich eine Kaffeemaschine damit betreiben. Die Grenze setzt eigentlich nur die Batteriekapazität. Denn es ist unmöglich an einer 100 Ah Batterie einen Umformer mit 2’000 Watt mehr als einmal oder zweimal zu betreiben. Es entstehen, wie nach dem ohmschen Gesetz berechnet (I = P : U = 2000 : 12 = 166.6 Ampere), Ströme, die jenseits von gut und böse sind. Man sollte einer Versorgungsbatterie nicht höhere Ströme von mehr als 30 – 35% der Gesamtkapazität entziehen, also in obigem Beispiel 30 – 35 Ampere. So dass eine Gesamtkapazität von mindestens 474 Ah notwendig wäre. Eines muss hier klar gesagt werden: Umformer mit grosser Leistung an zu kleinen Batteriekapazitäten lassen die Batterien überdurchschnittlich schnell altern.

Bei der Wahl des Umformers sollte auf einige Dinge geachtet werden.

Das Ausgangsignal sollte nicht nur Sinusänlich sein, sondern ein reiner Sinus von 50 Hertz wie wir sie aus der Steckdose zu Hause gewohnt sind. Denn heikle Geräte wie Flachbildschirme, Laptops usw. können rasch zerstört werden. Wandler mit Rechtecksignal sollten nicht verwendet werden. Ausser man weiss, dass man nur einen ohmschen Verbraucher, z.B. Durchlauf Kaffeemaschine (keine Pumpe) ohne jegliche Elektronik betreiben will. Bereits eine Bohrmaschine (induktiver Verbraucher) hat ein deutlich höheres Motorgeräusch, ganz zu schweigen von der Erwärmung. Bei Wandler mit Rechtecksignal wird die magnetische Sättigung der Magnetspulen nicht gewährleistet, dadurch entsteht Leistungsverlust der in Wärme umgewandelt wird.
Die Spannungsstabilität bei 230 Volt sollte nicht zu sehr von der Eingangspannung abhängig sein, also es muss ein breites DC-Spannungsspektrum, normal sind 10.5 – 15 Volt, vorhanden sein.
Der Wirkungsgrad des Wandlers sollte möglichst hoch sein. Denn wenn die Angaben des Wandlers 80 % betragen so heisst dies, dass 20 % mehr Strom aufgenommen wird als für die Nennleistung notwendig ist.
Der Wandler sollte über eine Fernbedienung zum Ein- und Ausschalten verfügen. Da auch im Standby-Betrieb nicht unerheblich Strom verbraucht wird. Einige qualitativ gute Wandler haben eine einstellbare Lastabhängige Einschaltung. Das heisst, sobald ein Verbraucher eingeschaltet wird, schaltet sich der Wandler ein und nach Abschalten des Verbrauchers wieder aus.
Grundsätzlich gilt es bei der Anschaffung eines grösseren Wandlers zu überlegen, ob man sich nicht für einen so genannten Ladewandler entscheiden will. Ladewandler sind Geräte, die ein Batterieladegerät und einen Wandler im gleichen Gehäuse beinhalten. Es wird beim Netzstromanschluss automatisch die Batterie geladen. Wird der Stromanschluss unterbrochen, aktiviert sich der Wandler in Sekundenbruchteilen und man verfügt über eine unterbruchslose Spannungsversorgung.

Bei den Ladewandler-Geräten sind meistens der Leistung entsprechend auch grosse Ladeleistungen für grosse Batteriebänke vorhanden.
Vorsicht ist beim Anschluss der Wandler geboten. Die Primärseite (DC) ist mit dem richtigen Querschnitt (Berechnung siehe im Bericht Alternatoren und ihre Regelung) mit der Batterie zu verbinden, und in jedem Fall ist eine Sicherung im Pluskabel mit dem richtigen Wert einzusetzen.
Auf der Sekundärseite AC besteht die Möglichkeit die 230 Volt Spannung auf nur eine oder zwei Steckdosen zu verteilen, die nur im Umformerbetrieb mit Spannung versorgt werden. Komfortabler ist die Lösung, alle vorhandenen Steckdosen über ein Umschaltrelais (ACHTUNG: Immer zweipolige Phase und Nullleiter trennen) mit Strom zu versorgen. Bei dieser Lösung ist darauf zu achten, dass Ladegrät/Absorberkühlschränke/Heizpatro¬nen von Boiler oder Alde Heizung nur netzberechtigt betrieben werden können, ansonsten die Batterien im Nu Leer sind.

In jedem Fall ist die Ausgangsspannung auch über den Fehlerstromschutzschalter zu führen, was bei der automatisierten Version mit Umschaltrelais sehr einfach zu bewerkstelligen ist.

Benutzt man einen Ladewandler, so ist diese automatische Umschaltung bereits Integriert. Aber es muss auch hier der Absorberkühlschrank und eventuelle Heizpatronen von Boiler oder Heizung nur netzberechtigt geschaltet werden.

Bei Anlagen mit Wandler 12/230 Volt ist darauf zu achten, dass dieser nur in Betrieb ist wenn wirklich ein Verbraucher benutzt wird.

Bei Wandleranlagen, die auch im Fahrbetrieb benutzt werden, um z.B. die Dach- oder Unterflurklimaanlage zu betreiben, ist darauf zu achten, dass der Querschnitt vom Alternator (Lichtmaschine) zur Batterie dem Verbrauch entsprechend ausgelegt ist. Werden zum Beispiel dem Wandler 1’440 Watt entzogen, so versucht der Alternator im Fahrbetrieb diesen Stromverbrauch zu produzieren.

Nehmen wir an wir haben einen Alternator mit 140 Ampere Maximalleistung, so fliesst bei oben genannter Leistung ein Strom von 120 Ampere via Batterie zum Wandler. Dies erfordert einen Querschnitt von 70 mm² bei einer maximalen Länge von 5 (2 x 2.5) Metern um einen störungsfreien Betrieb des Wandlers zu gewährleisten.

Dies ist vor allem bei Fahrzeugen der Serienproduktion genau abzuklären, da dort die Ladeleitung meistens nur maximal mit 6 mm² zur Batterieladung geführt werden. Ganz zu schweigen vom D+ Relais (gibt die Ladung der Batterie während der Fahrt frei), das meistens für eine Dauerkontaktbelastung von 40 Ampere ausgelegt ist, und auf einer Printplatte eingelötet wird. Bei oben genanntem Stromfluss würde innert Sekunden das Schaltgerät zerstört und diese sind nicht billig (Schaudt oder Calira ca. 1’200 EURO). Bei diesen Fahrzeugen ist eine aufwändige Änderung der Fahrzeugelektrik inkl. Umbau der Zentralelektronik notwendig.
Erwähnenswert sind auch die Kabelrollen oder lose Verlängerungskabel, die zum Anschliessen des Wohnmobils an der Strom spendenden Säule angeschlossen werden. Hier ist darauf zu achten, dass die Kabelrolle mit einem so genannten Thermoschutz ausge¬stattet ist. Dieser verhindert, wenn man von einer 50 Meter Kabelrolle nur 8 Meter abrollt, sich durch die restlichen Windungen, die auf der Kabelrolle verbleiben eine Selbstinduktion entsteht. Aufgerollte Drähte oder Kabel die mit Strom durchflossen werden, erzeugen erstens ein Magnetfeld und zweitens Wärme. Diese Wärme kann je nach Last der Verbraucher bis zum Durchschmelzen der Isolation führen und logischerweise dann zum Kurzschluss.

Kabelrollen, die keinen Thermoschutz besitzen, sollten immer vollständig abgerollt werden. Das nicht verwendete Kabel kann unter dem Wagen aufbewahrt werden. Besonders gefährdet für Selbstinduktion sind Blechkabelrollen. Das Blech wirkt noch einmal verstärkend auf die Induktion.

Nicht alle Camping- oder Stellplätze im In und Ausland verfügen über die heutigen CEE- Steckdosen (blaue, dreipolig). Dort sind entsprechende Übergangsstücke erforderlich, d.h. es wird ein ca. 50 cm langes Kabel benötigt das über den passenden Stecker der Strom liefernden Säule verfügt (immer dreipolig) und anderseits eine CEE-Kupplung welche die Verbindung zum Kabelrollenstecker herstellt.

Im Handel können praktisch für jedes Land passende, geprüfte Kabelstücke gekauft werden. Die Verbindung zwischen Kabelrolle und Übergangsstück sollte immer in einer so genannten Kabelbox eingeklipst werden. Diese Box garantiert, dass bei Regen kein Wasser in die Steckverbindung gelangen kann und gewährt eine gewisse Zugentlastung der Steckverbindung.

Die Kabelrollen und Übergangsstücke sollten periodisch (je nach Gebrauch einmal jährlich) geprüft werden.

Nach erfolgter Installation sind alle Anlageteile von einem Fachmann zu überprüfen. Es werden folgende Prüfschritte durchgeführt, logischerweise stromlos bis auf die Prüfung des Fehlerstromschutzschalters, der mit einem speziellen Fehlerstrom-Prüfgerät unter Spannung die Auslösung des FI simuliert.

Es werden sämtliche Erdungen an Steckdosen, Leuchten, Apparaten und Chassis mit einem Ohmmeter oder Durchgangsprüfer auf Verbindung geprüft.
Die Richtigkeit der Anschlussfolge von Phasen-, Null- und Erdleiter.
Eine so genannte Isolationsmessung der ganzen Installation. Ebenfalls mit einem speziellen Prüfgerät, das die Installation mit 500 Volt gegen Erde prüft.
Die ordnungsgemässe Bemessung der Querschnitte und verwendeten Kabel.
Richtige und zugelassene Geräte mit entsprechenden Prüfzeichen der entsprechenden Länder.

Verfasser : PWE Plüss Wohnmobilelektronik
Plüss Bernhard
Dipl. Fahrzeugelektriker/Elektroniker/Diagnostiker
Gummweg 112
CH-3612 Steffisburg
Mail: pluess.wt@bluewin.ch