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Die 3 Spulen sind miteinander verbunden und bilden eine Dreifachschaltung, eine sogenannte Sternkonfiguration. Eine einzelne Spule (Phase) hat ein Potential von 230 VAC. Und zwischen zwei Spulen entsteht eine zweite Potentialebene. Durch die 120° Phasenverschiebung beträgt das Potential 400 VAC.

Um die Phasen getrennt nutzen zu können, wird der gemeinsame Punkt (Sternpunkt) mit einem Leiter namens „Neutral“ verbunden. Zwischen dem Neutralleiter und einer der Phasen liegt eine Spannung von 230 VAC vor. Der Neutralleiter ist ein Leiter, der von allen 3 Phasen verwendet werden kann und in 3 separaten Stromkreisen verwendet werden kann.

Eine 3-phasige Last, wie ein 3-phasiger Elektromotor, verwendet Strom aus allen 3 Phasen. Der Neutralleiter hat keine Funktion, da die 3 Stromkreise sich gegenseitig im Gleichgewicht halten. Nur wenn eine der Phasen mehr Last verbraucht als die anderen, beginnt der Neutralleiter, Strom zu leiten. Dieser Strom wird als „Ausgleichs- oder Ausgleichsstrom“ bezeichnet.

Bei der Aufstellung von 3-Phasen-Wechselrichtern/Ladegeräten müssen diese sternförmig aufgestellt werden. Sie müssen einen gemeinsamen Neutralleiter haben. Delta ist nicht zulässig. Das 3-phasige Wechselrichter/Ladesystem kann jedoch eine „Delta“-konfigurierte Last versorgen.

Ungleiche Belastung ist kein Problem, wenn die Wechselrichter/Ladegeräte im Umkehrmodus arbeiten, aber es kann ein Problem sein, wenn sie im Durchlaufmodus arbeiten und an einen Generator angeschlossen sind, der nicht mit einer unausgewogenen Last umgehen kann.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie Strom an den Verbraucher verteilt wird. Und verschiedene Möglichkeiten, wie das Verbrauchersystem verbunden ist. Alle Netzwerke liefern die 3 Phasen, aber die Art und Weise, wie Neutralleiter und Erde verbunden sind, variiert je nach Netzwerktyp.

Um Sicherungen, Leitungsgröße oder Wechselrichtergröße korrekt berechnen zu können, müssen Sie wissen, wie groß der Strom im Wechselstromkreis ist. Um den Strom richtig berechnen zu können, gibt es einen Aspekt der Wechselstromleistung, der erklärt werden muss, nämlich Watt und VA. Wie bereits erläutert, bedeutet AC-Strom Wechselstrom. Sowohl die Spannung als auch der Strom haben keinen konstanten Wert wie Gleichstrom, aber sie wechseln von positiv, zu negativ, zu positiv und so weiter. Dies geschieht 50 Mal pro Sekunde in einem 50 Hz-System und 60 Mal pro Sekunde in einem 60 Hz-System. Die Wellenform ist eine Sinuswelle.

DC voltage (DC-Stromspannung)

Wechselspannung

In einem Wechselstromkreis wechselt nicht nur die Spannung, sondern auch der Strom. In einem resistiven System wechseln sie sich gleichzeitig ab. Wenn die Schaltung jedoch nicht-widerstandsfähige Lasten enthält, kann die aktuelle Sinuswelle hinter der Spannungs-Sinuswelle zurückbleiben oder vor der Spannungs-Sinuswelle liegen. Die drei verschiedenen Arten von Lasten sind:

1: Widerstandslast, aktiv, Strom und Spannung sind in Phase

2: Induktive Last – reaktiv passiv, der Strom liegt hinter der Spannung zurück

3: Kapazitive Last – reaktiv passiv, die Spannung liegt hinter dem Strom zurück

Watt ist die tatsächliche Leistung, die von den Geräten aufgenommen wird. Die Nennleistung in Watt bestimmt die tatsächlich vom Energieversorger bezogene Leistung, den von einem Generator verbrauchten Diesel oder die von den Geräten erzeugte Wärmebelastung.  

VA ist die „Scheinleistung“ und ist das Produkt aus der Spannungs- und Stromaufnahme des Gerätes. Der VA-Wert wird für die Dimensionierung von Leitungen, Leistungsschaltern, Wechselrichtern oder Generatoren verwendet.  

In einem rein resistiven Wechselstromkreis sind Spannungs- und Stromwellen in einem Schritt (oder in Phase) miteinander verbunden. Zur Berechnung des Stroms kann diese Formel verwendet werden:  

Der Leistungsfaktor beträgt bei einem rein resistiven System 1. Wenn ein Wechselstromkreis Lasten wie Induktivitäten oder Kondensatoren enthält, kommt es zu einer Phasenverschiebung zwischen den Strom- und Spannungswellen. Beide Wellen sind nicht mehr im Schritt (in Phase).

Wenn Sie die Wellen betrachten, werden Sie bei der Berechnung der Leistung feststellen, dass die wahre Leistung (W) kleiner ist als die Scheinleistung (VA).  

Leistungsfaktor = 1

Leistungsfaktor = 0,7

Leistungsfaktor = 0

Wenn der Leistungsfaktor bekannt ist, kann die Scheinleistung berechnet werden.

Im Durchschnitt hat ein Wechselstromkreis in Wohngebieten einen durchschnittlichen Leistungsfaktor von 0,8. Für allgemeine Berechnungen ist es also in Ordnung, 0,8 als Leistungsfaktor zu verwenden.  

Nichtlineare Lasten:

Außerdem gibt es noch eine weitere Art von Last, die nichtlineare Last. Um es einfach auszudrücken, dies sind Lasten, die nicht die gesamte Sinuswelle gleichmäßig belasten oder nur einen Teil der Welle nutzen. Der von der nichtlinearen Last aufgenommene Strom hat keine Sinusform, obwohl die Last an eine Sinusspannung angeschlossen ist.  

Beispiel für eine nichtlineare Last. Nur ein Teil der Spannung wird an die Last angelegt.

Dabei handelt es sich oft um Lasten, die Halbleiter wie Dioden, Thyristoren oder LEDs enthalten. Beispiele hierfür sind AC-LED-Beleuchtung, Lichtdimmer, Heizpistolen, Aufwärmgeräte und bestimmte Geräte mit Sanftanlauf.

Wenn ein Wechselrichter eine nichtlineare Last versorgt, kann es je nach Nennleistung der Last und des Wechselrichters früher als erwartet zu einer Überlastung kommen.

In einer Haus- oder Fabrikinstallation wird die eingehende Elektrizität in Gruppen aufgeteilt, meist auf einem Verteiler. Der Durchmesser der elektrischen Leitungen für jeden Wechselstromkreis (Gruppe) muss an die Größe des erwarteten maximalen Stroms in diesem Stromkreis angepasst werden. Dies dient dem Schutz der angeschlossenen Verbraucher und der elektrischen Verkabelung.

Spannungsabfall und Erwärmung von Kabeln können auch in Wechselstromkreisen auftreten. Spannungsabfälle können zu Schäden am angeschlossenen Gerät und zur Erwärmung von Kabeln sowie im Extremfall zu Hausbränden führen.

Es ist auch wichtig, gute Kabelverbindungen herzustellen. Schlechte Kabelverbindungen können auch zu Spannungsabfall und Erwärmung führen. Verwenden Sie die Richtlinien wie bereits zuvor beschrieben.

Verwenden Sie keine starren Wechselstromdrähte:

Vermeiden Sie den Anschluss des Wechselrichters/Ladegeräts an Drähte mit starren Litzen (wie in der Abbildung rechts dargestellt).

Drähte mit starren Litzen sind für die Steckverbinder des Wechselrichters/Ladegeräts nicht geeignet, was zu schlechtem Kontakt und dem Risiko einer Unterbrechung der Verbindung führt. Verwenden Sie stattdessen Drähte mit feinen und flexiblen Litzen.

Dimensionierung der Verkabelung:

Die Victron Energy Toolkit-App bietet auch eine Funktion zur Berechnung der Verkabelung für 120-, 240- und 400-VAC-Systeme. In der App sollten Sie die Größe der Drähte so wählen, dass der Spannungsabfall unter 2,5 % bleibt.

Für die Berechnung der Verkabelung können Sie ähnliche Berechnungen wie für die Gleichstromverkabelung verwenden, wie bereits erläutert. Beachten Sie jedoch, dass die oben genannte Faustregel nicht angewendet werden kann. Für die Verkabelung bei Spannungen von 200 bis 400 VAC gilt die folgende Faustregel:

Sicherungen befinden sich in der Regel auf dem Verteiler. Jeder Wechselstromkreis (Gruppe) ist separat abgesichert. Die Sicherung ist auf die Größe der zu erwartenden Last und auf die Kabeldicke abgestimmt.  

Die Sicherung schützt vor:

Traditionell enthält eine Sicherung einen Draht, der schmilzt, wenn unzulässiger Strom durchfließt. Sobald der Draht in der Sicherung geschmolzen ist, ist der Stromkreis unterbrochen und es fließt kein zusätzlicher Strom.  

Häufiger werden automatische Schutzschalter zum Schutz vor Überstrom eingesetzt. Diese werden als Miniatur-Stromkreisunterbrecher (MCB) bezeichnet. Diese Vorrichtung verfügt über zwei Auslöser zur Aktivierung ihres Abschaltmechanismus. Ein thermischer Auslöser für langfristige kleine Überlastströme und ein magnetischer Auslöser für große Kurzzeitströme wie Kurzschlussströme.  

MCBs gibt es in drei Ausführungen: B, C und D. Sie alle haben die gleichen thermischen Eigenschaften. Sie haben jedoch unterschiedliche Kurzschlussstrompegel.

Bei Auftreten eines Kurzschlussstroms mit ausreichendem Strom wird der MCB (B, C oder D) innerhalb von 100 ms abgeschaltet.

Es wird empfohlen, einen manuellen Bypass an ein Wechselrichter/Ladesystem anzuschließen. Dies ist besonders nützlich in unternehmenskritischen Systemen. Dadurch können Sie den Wechselrichter/Ladegerät umgehen und den Wechselstromeingang (Netz oder Generator) direkt an die Lasten anschließen. Diese Funktion ist von unschätzbarem Wert für den Fall, dass der Wechselrichter/Ladegerät eine Konfigurationsänderung benötigt oder etwas mit dem Wechselrichter/Ladegerät nicht in Ordnung ist. Schließen Sie den Wechselstromeingang (Netz oder Generator) direkt an, wenn er zur Wartung ausgebaut werden muss.  

Die Funktionsweise eines Bypass-Schalters.

Um den Bypass zu erstellen, müssen die Wechselstrompfade zum und vom Wechselrichter/Ladegerät unterbrochen werden und ein separater Bypass-Stromkreis muss eingerichtet werden. Der Bypass muss für die volle Wechselstromlast des Systems ausgelegt sein.

Der manuelle Bypass kann mithilfe von zwei Umschaltern eingerichtet werden. Ein Beispiel für einen geeigneten Umschalter ist der 2-polige Umschalter SF263 von Hager mit einer Mittel-Aus-Position.

Die folgenden Diagramme zeigen, wie die Umschalter im System verkabelt sind und welche 3 Schaltmöglichkeiten es gibt.

Der Wechselrichter/Ladegerät ist angeschlossen und der Bypass ist nicht angeschlossen.

Der Wechselrichter/Ladegerät und der Bypass sind beide nicht angeschlossen.

Der Wechselrichter/Ladegerät ist nicht angeschlossen und der Bypass ist angeschlossen.

Bei Verwendung eines Wechselrichters/Ladegeräts mit geringer Leistung, wie z. B. dem MultiPlus Compact oder dem Multiplus 500 bis 2000 VA, ist es einfach, den Wechselrichter/Ladegerät manuell zu umgehen. Ziehen Sie einfach die schwarzen Wechselstromstecker (AC in und AC out) aus dem Wechselrichter/Ladegerät und stecken Sie diese Stecker ineinander.

Mehrere Wechselrichter/Ladegeräte können parallel angeschlossen werden, um einen größeren Wechselrichter/Ladegerät zu schaffen. Beim Anschluss eines parallelen Systems an eine Wechselstromversorgung spielt es eine Rolle, welche Länge und Dicke die Wechselstromkabel haben. Im Gegensatz zur Gleichstromverkabelung ist es bei der Wechselstromverkabelung wichtig, die Kabel nicht zu kurz oder zu dick zu machen. Überdimensionieren Sie die Wechselstromverkabelung nicht. Die Verwendung von extra dicken Kabeln hat negative Nebenwirkungen.

In einem parallelen System sollte jeder Wechselrichter/Ladegerät identisch sein. Nur ist dies nicht immer der Fall. Jeder Wechselrichter/Lader enthält ein internes Wechselstromeingangsschütz. Diese Schütze sind nicht immer völlig identisch, sie können einen kleinen Unterschied in ihrem Innenwiderstand im Vergleich zu den anderen Schützen aufweisen. Diese kleine Widerstandsdifferenz kann dazu führen, dass der Wechselstrom von einer Einheit zur anderen umgeleitet wird.  

Beispiel für die interne Verkabelung eines Wechselrichters/Ladegeräts.

In einem parallelen System sollte der Wechselstrom gleichmäßig auf alle parallelen Wechselrichter/Ladeeinheiten verteilt werden. Wenn der Widerstand in der Verkabelung sehr gering ist, führt die geringe Differenz im Schützwiderstand zu einer großen relativen Differenz. Und das führt zu einer ungleichen Stromverteilung.

Ein übertriebenes Beispiel:

Einheit A und Einheit B sind parallel geschaltet. Es wird eine extrem dicke und kurze Verkabelung verwendet, so dass ein sehr geringer Verdrahtungswiderstand entsteht. Die beiden Geräte haben jedoch einen geringen Innenwiderstand (AC-Schütz). Siehe die Abbildung rechts.  

In diesem Szenario beträgt der Gesamtwiderstand für Einheit A 0,0 mΩ und der Gesamtwiderstand für Einheit B 0,2 mΩ.

Dies führt dazu, dass Einheit A doppelt so viel Strom führt wie Einheit B.

Jetzt verwenden wir die gleichen 2 Einheiten parallel, aber wir verwenden dünnere und längere Kabel. Siehe die Abbildung rechts. Der Gesamtwiderstand für Einheit A beträgt 1,6 Ω und der Gesamtwiderstand für Einheit B 1,6 Ω. Dies führt zu einer deutlich besseren Stromverteilung.

Einheit A wird nur 1,066 mal mehr Strom führen als Einheit B.

Verhinderung einer ungleichmäßigen Verteilung von Wechselströmen:

Um sich vor diesem Problem zu schützen, wird empfohlen, lange Wechselstromkabel mit ähnlicher Länge zu verwenden. Befolgen Sie immer die empfohlenen Kabellängen und -dicken, wie sie im Produkthandbuch aufgeführt sind. Vergrößern Sie den Querschnitt der Wechselstromverkabelung nicht stärker als in der Anleitung empfohlen!

Zum Beispiel:

Die Toleranz des Spannungsabfalls eines 100-A-Rückspeiseschützes beträgt bei 100 A etwa 20 mV. Daher sollte der gesamte Widerstand des Kabels (Eingang + Ausgang) größer als R = 60 mV/100 A = 0,6 mΩ sein.

Prüfung auf gleichmäßige Verteilung der Wechselströme:

Der beste Weg, um zu überprüfen, ob diese Art von Verdrahtungsproblem ein paralleles System beeinträchtigt, ist der folgende:

Die aktuellen Messwerte sollten sehr ähnlich sein. Wenn es große Unterschiede gibt, dann gibt es ein Problem mit der Verkabelung (oder mit einer Verbindung).

Wechselstromsicherung paralleler Stränge:

Jede Einheit muss einzeln gesichert werden. Achten Sie darauf, dass Sie für jede Einheit den gleichen Sicherungstyp verwenden, da der Widerstand gleich ist. Erwägen Sie die Verwendung mechanisch angeschlossener Sicherungen

Weitere Informationen:

Weitere Informationen über Parallel- und 3-Phasen-Systeme finden Sie im Handbuch für Parallel- und 3-Phasen-Systeme, siehe https://www.victronenergy.com/live/ve.bus:manual_parallel_and_three_phase_systems

Phasendrehung:

Die 3 Phasen L1, L2 und L3 eines 3-phasigen Netzes müssen in numerischer Reihenfolge angeschlossen werden. Achten Sie besonders auf die Phasendrehung der Wechselstromversorgung aus dem Netz oder Generator. Bei falscher Verdrahtung akzeptiert das System den Netzeingang nicht und arbeitet nur im Wechselrichtermodus. In diesem Fall tauschen Sie zwei Phasen aus, um sie zu korrigieren. Ein schneller Weg, die Phasendrehung zu fixieren, besteht darin, 2 zufällige Phasen zu tauschen und zu sehen, ob das Wechselrichtersystem jetzt Wechselstrom in akzeptiert.

Wenn das System mobil ist, ist es wahrscheinlich, dass es irgendwann einen Generator- oder Netzanschluss mit falsch verkabelter Phasendrehung geben wird und das Wechselrichter/Ladesystem den Eingang ablehnt und im Wechselrichtermodus bleibt, wodurch die Batterien entladen werden. Die Montage eines einfachen Umschalters, der zwei der Phasen tauschen kann, ist eine gute Lösung, die das Problem der Phasenumdrehung sofort behebt, ohne das Ereignis zu verzögern. Neben der manuellen Umschaltung stehen dafür auch automatische Geräte zur Verfügung.  

Weitere Informationen über Parallel- und 3-Phasen-Systeme finden Sie im Handbuch für Parallel- und 3-Phasen-Systeme, siehe https://www.victronenergy.com/live/ve.bus:manual_parallel_and_three_phase_systems