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FI oder Isolationsüberwachung beim Wechselrichter

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13 Mär 2024 10:01 - 13 Mär 2024 12:47 #1 von AndiausO
Hallo zusammen - ganz spezielles Hallo an die Elektrofachkräfte hier...

ich habe einen Boiler, einen Wechselrichter (1000W) und eine Netzvorrangschaltung für das Ladegerät und Steckdose mit nur Landstrom für meinen Ecomat-Heizlüfter eingebaut. Die Anleitungen im Forum haben mich hier inspiriert und geleitet.

Von der Wechselrichtersteckdose geht ein Kabel auf einen FI zur separaten Netzvorrangschaltung. Der PE liegt auf Masse, der Wechselrichter ist ebenfalls mit dem Erdungsanschluss an Masse angeklemmt. Somit besteht zwischen einem der beiden Pole und Erde/Masse eine Verbindung und der FI sollte funktionieren.

Was ist nun im Fehlerfall innerhalb vom Fahrzeug:
Fall 1: Ein Gerät mit Metallgehäuse hat einen Masseschluss (Kurzschluss zwischen einem der beiden Pole des Wechselrichters und dem Metallgehäuse) eine defekten Gerätes - ich fasse dran, berühre gleichzeitig Masse am Fahrzeug und der FI ist raus.
Fall 2: Ein Gerät mit Metallgehäuse hat einen Masseschluss am einen Pol (quasi Phase) und ein weiteres Gerät hat einen Schluss am anderen Pol - jetzt geht schon der Wechselrichter auf Störung wg. Kurzschluss. Den FI brauche ich hier ja eigentlich gar nicht

Fehlerfall außerhalb:
Fall1: Ein Gerät hat Masseschluss, ich berühre es, habe Verbindung mit Erde - es passiert: Nichts - FI löst nicht aus, ich bekomm keine gewischt, da der Stromkreis nicht geschlossen ist, weil das Fahrzeug elektrisch isoliert ist mit den Reifen
Fall 2: Gleich wie oben.

Soweit richtig?

Manche Youtube-Camper empfehlen in Verbindung mit einem Wechselrichter eine Isolationsüberwachung. Auch Rettungsdienst und Feuerwehr haben das, bzw. diskutieren kontrovers. Mein Nachbar, der solche Teile verkauft, hält das für übertrieben. Seht ihr das auch so? Zum Thema Isolationsüberwachung habe ich hier noch gar nichts gefunden... Es gibt im Campinghandel auch nichts "Fertiges" - also Box mit Isowächter, Relais, etc. insofern ist das wohl kein breites Thema beim Camping. M.E. einziger Vorteil ist, dass der Fehler erkannt wird, bevor ich dranfasse. Wichtig ist natürlich die Verbindung Masse mit einem Pol (Nullung), damit wir kein IT-Netz haben.

Achtung: Wer hier technisch nicht mitkommt, sollte auch die Finger von 230V-Verkabelung lassen - ist lebensgefährlich für Mann, Frau, Kind und Hund.

Grüße Andreas

Grüße Andreas
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Letzte Änderung: 13 Mär 2024 12:47 von AndiausO. Grund: Konkretisierung "Masseschluss"

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13 Mär 2024 10:41 - 13 Mär 2024 10:43 #2 von Chili

Somit besteht zwischen einem der beiden Pole und Erde/Masse eine Verbindung und der FI sollte funktionieren.
Das diskutieren wir auch gerade in einem anderen Forum: www.boote-forum.de/showthread.php?t=329908
Kannst du das WR-Modell mal nennen?
Denn das, was du schreibst, wäre eine ganz große Ausnahme, dass einer der AC-Pole durch eine solche Brücke zum Nullleiter definiert wird.
Gerade in der "kleinen" Leistungsklasse ist das eher unüblich und es gibt zwei AC-Pole mit Spannungsdifferenz, aber keine definierte Phase und Nullleiter.

Fall 1: Ein Gerät mit Metallgehäuse hat einen Masseschluss - ich fasse dran, berühre gleichzeitig Masse am Fahrzeug und der FI ist raus.
Was genau meinst du mit "Masseschluss"?? Schluss zum Nullleiter?
Dann würde der FI direkt "fliegen" (auch ohne dass du anfasst), weil ein Strom nicht nur regulär über Nullleiter, sondern auch als Fehlerstrom über den Schutzleiter und damit am Summenstromwandler des FI vorbei fließen würde. Denn das Metallgehäuse liegt immer auch auf PE.

Und weil das Metallgehäuse sowieso auf PE und damit Masse liegt, macht deine Berührung da gar nichts.

Fall 2: Ein Gerät mit Metallgehäuse hat einen Masseschluss am einen Pol (quasi Phase) und ein weiteres Gerät hat einen Schluss am anderen Pol - jetzt geht schon der Wechselrichter auf Störung wg. Kurzschluss. Den FI brauche ich hier ja eigentlich gar nicht.
Jein. Wenn das Metallgehäuse Schluss zur Phase oder zum Nullleiter hätte und das Gehäuse sowieso auf PE liegt, würde der FI direkt auslösen.
Ein zweites Gehäuse mit Schluss zum anderen Pol würde in der Tat zum Kurzschluss führen, da beide AC-Pole über den gemeinsamen PE der Metallgehäuse verbunden wäre.
Allerdings kann der Kurzschlussstrom gefährlich hoch werden, bevor der WR abschaltet.
Deswegen hat ein FI in der Regel 30mA, damit es nicht lebensgefährlich wird.

Fehler ausserhaln, Fall1/Fall2
Die Fälle verstehe ich nicht.
Was genau meint "Masseschluss" auch hier wieder?? Und was ist hier dein Szenario?
Landstrom oder Wechselrichter? Da musst du die Frage nochmal nachschärfen.

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Letzte Änderung: 13 Mär 2024 10:43 von Chili.

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13 Mär 2024 10:46 #3 von Chili
Hier noch ein Bild.
Bei den Sterling WR ist explizit in der Anleitung ausgeführt, dass die PE Brücken vorgesehen sind:


Das ist aber wie gesagt keinesfalls die Regel.

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13 Mär 2024 12:45 - 13 Mär 2024 12:50 #4 von AndiausO
Mit Masseschluss meine ich einen Kurzschluss zwischen einem der beiden Pole des Wechselrichters und dem Metallgehäuse eine defekten Gerätes. Wenn das Metallgehäuse korrekt an Erde angeschlossen ist, dann sehe ich das auch so. Jedoch kann ja hier der lebensgefährliche Fehler liegen und genau deshalb ist der FI ja eingebaut. Wenn alle Bauteile korrekt funktionieren würden, bräuchte es ja keinen FI, oder?

Der Wechselrichter ist der Ective SI 10 - den Erdungsanschluss habe ich gem. Bedienungsanleitung auf Fahrzeugmasse gelegt. In der BA sind die größeren WRs auch angegeben mit L-Klemme und N-Klemme. Insofern bin ich davon ausgegangen, dass diese Klemme auch mit "N" verbunden ist.

Gerade war ich messen: Ich hab zwar Spannung zwischen den Polen und PE, mit dem Duspol kriege ich aber den FI nicht ausgelöst. Insofern schätze ich, dass du richtig liegst, dass bei dem WR noch eine separate Brücke gesetzt werden muss vorm FI.

Mein kompletter Beitrag - also Fälle außerhalb des Fahrzeugs bezieht sich auf die Situation wenn kein Landstrom anliegt und nur der WR läuft.

Grüße Andreas
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Letzte Änderung: 13 Mär 2024 12:50 von AndiausO.

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13 Mär 2024 15:21 #5 von Chili
Wir müssen da mal ein wenig sortieren.

Der Wechselrichter ist der Ective SI 10 - den Erdungsanschluss habe ich gem. Bedienungsanleitung auf Fahrzeugmasse gelegt.
Das ist schonmal nicht verkehrt. Allerdings schweigt sich die Anleitung aus, was diese "Schutzerdung" konkret bedeutet.
Vielleicht legt die nur das Gehäuse auf Masse, hat aber ansonsten mit dem Wechselspannungsausgang nichts zu tun.
Das ließe sich überprüfen.
Du kannst ja mal Durchgang prüfen zwischen dem Erdungsanschluss und dem PE/Schutzkontakt der Ausgangssteckdose.
Und dann kucken, ob es Durchgang zwischen einem der beiden AC-Pole und dem PE/Schutzkontakt gibt.
Wenn ja, dann wäre das ja der Nullleiter.

In der BA sind die größeren WRs auch angegeben mit L-Klemme und N-Klemme. Insofern bin ich davon ausgegangen, dass diese Klemme auch mit "N" verbunden ist.
Das würde ich auch so sehen. Aber wie du schon sagst: das ist bei dem großen 30er der Fall.
Das muss bei den kleinen deswegen nicht auch so sein.

Mit Masseschluss meine ich einen Kurzschluss zwischen einem der beiden Pole des Wechselrichters und dem Metallgehäuse eine defekten Gerätes. Wenn das Metallgehäuse korrekt an Erde angeschlossen ist, dann sehe ich das auch so.
Denken wir das mal weiter.
Nehmen wir an, der WR hat einen definierten Nullleiter (also mit PE verbunden).
Wenn einer der AC-Pole Kontakt zum Gehäuse hat, dann kann das - je nach Steckrichtung des SchuKo-Stecker - entweder Nullleiter oder Phase sein.

Nullleiter; mit vorhandenem FI:
Der FI am WR-Ausgang würde bei Inbetriebnahme des angeschlossenen Geräts sofort fliegen, weil Strom von der Phase dann nicht nur über den Nullleiter zurückfließen würde sondern parallel auch über PE am FI vorbei (Summenstrom ungleich Null).
Ohne Inbetriebnahme passiert nichts; eine Berührung des Gehäuses wäre folgenlos, weil das eh an PE/Masse hängt.

Nullleiter; ohne FI:
Bei Inbetriebnahme fließt der Strom von der Phase parallel über Nullleiter und PE zurück zum WR. Für den WR wäre es KEIN Kurzschluss. Mehr passiert nicht.
Bei Inbetriebnahme UND Berührung könnte dann zusätzlich Strom von der Phase über das Gehäuse und einen Menschen zur Fahrzeugmasse fließen (quasi ein dritter paralleler Weg).
Der Strom teilt sich anteilig der Widerstände auf (via Nullleiter: nahezu 0 Ohm; via PE: nahezu 0 Ohm; via Mensch: x Ohm).
Das wäre potentiell lebensgefährlich.

Phase; mit vorhandenem FI:
Ein FI am WR-Ausgang würde sofort fliegen, weil Strom von der Phase über PE des Gehäuses am FI vorbei fließt (egal, ob das Gerät eingeschaltet wird).
Eine Berührung des Gehäuses wäre erstmal folgenlos, weil der FI sofort fliegt.

Phase; ohne FI:
Der WR-Ausgang wäre kurzgeschlossen, weil Strom von der Phase über PE des Gehäuses direkt zurück zum WR fließt. Der WR schaltet ab.
Bei Berührung des Gehäuses könnte dann zusätzlich Strom von der Phase über das Gehäuse und einen Menschen zur Fahrzeugmasse fließen (quasi ein zweiter paralleler Weg).
Der Strom teilt sich anteilig der Widerstände auf (via PE: nahezu 0 Ohm; via Mensch: x Ohm). Das wäre ebenfalls potentiell lebensgefährlich.
Vor allem, weil nicht klar ist, wie schnell der WR eigentlich abschaltet.

Gerade war ich messen: Ich hab zwar Spannung zwischen den Polen und PE...
Hä? Ein bisschen genauer, bitte.
Zwischen den beiden Polen sind es 230V, das ist klar.
Aber auch zwischen EINEM Pol und PE? Wenn ja, was ist dann zwischen dem zweiten Pol und PE?
Die Frage ist gleichbedeutend mit
der Frage ganz am Anfang: gibt es einen definierten Nullleiter mit Verbindung zu PE oder nicht.

...mit dem Duspol kriege ich aber den FI nicht ausgelöst.
Welchen FI?
Und wo und wie versuchst du den auszulösen?
Versuche bitte mal, konkreter zu schildern, was du machst.

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13 Mär 2024 15:36 - 13 Mär 2024 15:38 #6 von Chili
Und nochwas:
Der FI hat eine Test-Taste.
Die erzeugt (über einen Widerstand) innerhalb des FI einen kleinen Strom von Phase zum Nullleiter (nicht PE!!!).
Damit testet man den Summenstromwandler im FI, der löst dann aus.
Das kannst du ruhig mal probieren.

Es kann nämlich vorkommen (gerade bei billigen WR), dass durch einen Gleichstromanteil im Ausgang der nachgeschaltete FI in der magnetischen Sättigung ist und eben NICHT auslöst. Dann ist eh alles für die Katz und du kannst direkt aufhören!

Wenn er auslöst (worauf ich wetten würde), dann ist das zumindest kein Problem.

Für deine Fragestellung ist die Testtaste aber nicht zu gebrauchen, weil die ja nur einen Strom zwischen den beiden AC-Polen auslöst.
Mit dem Duspol müsstest du hingegen mal einen "echten Fehlerstrom" zwischen Phase und PE verursachen (und dafür erstmal die Phase erwischen).

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13 Mär 2024 19:20 #7 von AndiausO
ALSO:

Ich hatte zwischen jeweils einem Pol und dem PE eine Spannung von ca. 60V gemessen. Ich vermute kapazitive Spannung.

Der Wechselrichter hat keinen Durchgang zwischen einem der Pole und Schutzleiter. Ich hab jetzt das ganze im Stecker am Wechselrichter zwischen PE und N gebrückt und siehe da: Der nachgeschaltete FI löst aus wenn ich den Duspol an einer der Steckdosen drücke. Die Testtaste funktioniert im Übrigen.

Damit hätte ich mir jetzt ja ein Inselnetz mit Nullung geschaffen, was soweit funktionieren dürfte. Jetzt noch zu meiner anderen Frage zurück:

Was hältst du (und alle auskunftsfreudigen Anderen) von einem Isolationswächter, statt der ganzen Thematik mit dem FI? Das wird in diesem Video ganz anschaulich erklärt:



Dazu ist m.E. aber ein ungeerdetes Netz (IT-Netz?) notwendig, damit es funktioniert. Außerdem ist der Isowächter nicht zum Personenschutz gedacht und ggf. "langsamer" als ein FI. Allerdings kann er Fehler anzeigen bzw. bei Fehlern schon abschalten, bevor jemand "ranlangt" und den FI dann braucht...

Grüße Andreas
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13 Mär 2024 21:40 #8 von Chili
Kann man machen, dafür gibt's die Dinger. Hat aber auch Nachteile.
Er kostet nochmal deutlich mehr!
Sinn macht ein Modell, was dann auch selbst Schaltkontakte hat, um die beiden AC-Pole (Aussenleiter) abzuschalten (im Video steuert der wohl einen Schütz damit).
Der größte Nachteil allerdings: um die Isolierung (Symmetrie) zu messen, verbraucht das Teil dauerhaft Strom!

Im Nugget ist das wohl ein wenig "too much".

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14 Mär 2024 09:17 #9 von Chili
Hier habe ich einen Ausschnitt aus der Anleitung der Votronic-Wechselrichter:



Die Brücke von einem der Aussenleiter (ein AC-Pol) zum Schutzleiter ist das, was du ja jetzt auch gemacht hast.
Dadurch wird dieser AC-Pol zum Nullleiter definiert (da steht entsprechend N1 dran) und der andere AC-Pol wird zur Phase.

Der FI dahinter kann seinen Zweck erfüllen und alles ist sauber.
So ist es üblich und der Aufwand hält sich in Grenzen.

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