Sinus Wechselrichter: So haben Sie jederzeit 230 V im Wohnmobil

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Mit einem Sinus Wechselrichter haben Sie jederzeit 230 V im Wohnmobil

Die Batterien eines Wohnmobils oder Pkw versorgen das Bordnetz mit Gleichspannung. Nahezu alle elektronischen Geräte, die Sie in Ihren eigenen vier Wänden verwenden, benötigen zum Betrieb jedoch Wechselstrom. Um die Verwendung dieser Endgeräte in einem Wohnmobil dennoch möglich zu machen, wird ein Wechselrichter verwendet, auch Spannungswandler genannt. Ein Wechselrichter hat ganz allgemein die Aufgabe, eine eingehende Gleichstromquelle, beispielsweise die Autobatterie, in Wechselstrom umzuwandeln und diesen über eine normale Steckdose verfügbar zu machen. Der folgende Ratgeber informiert Sie über Wechselrichter, die Funktionsweise, Ausstattungsmerkmale und Einsatzzwecke.

Was ist was: Wechselspannung, Gleichspannung, Volt, Ampere und Watt

Bevor die Funktionsweise eines Wechselrichters genauer erläutert wird, sind einige Begriffe vorab zum besseren Verständnis zu klären.

Die Aufgabe des Wechselrichters ist es, Gleichspannung in Wechselspannung umzuwandeln.

Was ist elektrische Spannung – Volt (V)?

Mit elektrischer Spannung ist der Unterschied der jeweiligen Ladungen von zwei Polen gemeint. Jede Quelle elektrischer Spannung verfügt über zwei Pole mit unterschiedlichen Ladungen. Der Pluspol hat einen Mangel an Elektronen, der Minuspol hat einen Überschuss. Der Unterschied dieser Elektronenmenge wird elektrische Spannung genannt. Sobald die beiden Pole miteinander verbunden werden, fließt elektrischer Strom (Ampere). Für die elektrische Spannung wird das Formelzeichen "V" für "Volt" verwendet. Eine normale Autobatterie liefert eine elektrische Spannung von 12 V. Wird von einer Energiequelle gesprochen, ist es nicht von Bedeutung, ob es sich um eine Gleichstromquelle oder eine Gleichspannungsquelle handelt. Gemeint ist dasselbe. Eine Gleichspannung liegt an, und ein Gleichstrom fließt. Gleiches gilt für den Wechselstrom.

Watt – Basiseinheit der elektrischen Leistung (W)

Das Watt (W) ist die Grundeinheit der elektrischen Leistung. Rechnerisch ist das Watt das Produkt aus dem elektrischen Strom (A) und der elektrischen Spannung (V).

Ampere – Basiseinheit des elektrischen Stroms (A)

Das Ampere ist die Basiseinheit der elektrischen Stromstärke und beschreibt den Fluss von einer bestimmten Menge Partikel mit Elementarladung pro Zeit.

Was ist Gleichspannung (DC – direct current)?

Gleichstrom ist als ein Strom definiert, der kontinuierlich mit der gleichen Stärke in eine Richtung (Polung) fließt.

Was ist Wechselspannung (AC – alternating current)?

Damit eine elektrische Spannung als Wechselspannung bezeichnet werden kann, müssen zwei Kriterien erfüllt sein. Zum einen muss die Spannung periodisch verlaufen. Zum anderen muss der arithmetische Mittelwert der Spannung null sein. Dabei ist die Kurvenform der Spannung unbedeutend und muss keineswegs einen Sinusverlauf aufweisen. Die aus der Steckdose kommende Netzspannung ist die bekannteste Wechselspannung.

Die unterschiedlichen Formen der Ausgangsspannung eines Wechselrichters

Drei unterschiedliche Ausgangsspannungsformen sind üblich.

Der Rechteckwechselrichter erzeugt aus der Gleichspannung eine Wechselspannung mit Rechteckform. Diese weicht von der Sinusspannung stark ab und verursacht bei vielen Geräten Probleme. Motoren oder Transformatoren sind mit dieser Ausgangsspannungsform betreibbar. In Wohnmobilen wird der Rechteckwechselrichter nicht eingesetzt.

Der Trapezwechselrichter (auch Quasi-Sinuswechselrichter genannt) ist dazu geeignet, um aus einer 12-V-Gleichspannung eine 230-V-Wechselspannung zu erzeugen. Die Form der Spannung hat eine Rechteckform. Zwischen der positiven und der negativen Amplitude wird erst nach einer Pause im Nulldurchgang umgeschaltet. Im Vergleich zu Sinuswechselrichtern sind die Trapezwechselrichter günstiger in der Herstellung. Die für den Sinuswechselrichter notwendige Pulsweitenmodulation entfällt. Moderne Smartphones und Notebooks mit Schaltnetzteilen können problemlos betrieben werden. Andere Geräte mit konventionellen Transformatoren (z. B. ältere Fernseher und Radios) funktionieren an einem Trapezwechselrichter nicht. Günstige Kfz-Spannungswandler liefern meist eine solche modifizierte Sinuskurve.

Der Sinuswechselrichter erzeugt eine Sinuswechselspannung aus einer Gleichspannungsquelle. Die so erzeugte Spannung ist teilweise sogar hochwertiger als die Spannung des Hausnetzes. Geeignet ist der Einsatz von Sinuswechselrichtern für den Einsatz von hochsensiblen Geräten.

Funktionsweise eines Wechselrichters im Wohnmobil

Der Wechselrichter für den Betrieb in einem Pkw oder Wohnmobil wird entweder direkt an die Batterie angeschlossen oder über einen Zigarettenanzünder betrieben. Dieser erzeugt Wechselstrom, der von normalen 220-V-Haushaltsgeräten über eine Steckdose genutzt wird. Erhältlich sind die Wechselrichter für 12 Volt (Pkw-Wechselrichter) und 24 Volt (Lkw-Wechselrichter). Der dabei verwendete Wechselrichter ist ein sogenannter Inselwechselrichter, ein selbst geführter Wechselrichter, welcher ein sogenanntes Inselnetz aufbaut. Selbst geführte Wechselrichter werden auch bei Wetterstationen, Berghütten und zur Versorgung von sehr abgelegenen Regionen verwendet.

Was beim Betrieb über den Zigarettenanzünder zu beachten ist

Wird der Wechselrichter mit einer hohen Leistung betrieben, ist zu bedenken, dass aufgrund der niedrigen Spannung von nur 12 V ein hoher Strom geführt werden muss. Dadurch kommt es zu einer hohen Belastung der Kontakte, und die Wärmeentwicklung ist recht groß. Meist sind Zigarettenanzünder mit 15 A abgesichert. Um die Erwärmung in einem sinnvollen Maß zu halten, sollte der Stromumwandler nicht langfristig mit mehr als 10 A betrieben werden. Für den Betrieb des Wechselrichters an einem Zigarettenanzünder sollten die angeschlossenen Verbraucher eine Dauer-Leistungsaufnahme von 100 bis 150 Watt nicht überschreiten.

Auf die Entladung der Autobatterie ist zu achten

Bei der Verwendung eines Spannungsumwandlers ist die hohe Belastung der Autobatterie zu beachten. Vermeiden Sie es, die Batterie zu mehr als 70 Prozent zu entladen. Einer 80-Ah-Batterie sollten nicht mehr als 56 A entnommen werden, um diese langfristig nicht zu beschädigen. Hochwertige Spannungswandler sind mit einem Tiefenentladeschutz ausgestattet. Bei einer niedrigen Batteriespannung von rund 10,5 V ertönt z. B. ein Alarm. Sinkt die Batteriespannung auf 10 V oder weniger (je nach Modell), schaltet sich dieses automatisch ab.

Der Sinus-Wechselrichter – die hochwertigste Lösung

Für den Einsatz in einem Wohnmobil kommen zwei verschiedene Wechselrichter infrage. Der Trapezwechselrichter wird auch als Quasi-Sinus-Wechselrichter bezeichnet. Dieser ist im Vergleich zum reinen Sinus-Wechselrichter wesentlich günstiger und macht den Betrieb vieler Geräte mit Schaltnetzteil möglich.

Der Sinus-Wechselrichter ist in der Herstellung aufwendiger und somit teurer in der Anschaffung. Dafür erzeugt dieser hochwertigen Wechselstrom, der von allen Haushaltsgeräten genutzt werden kann. Die maximal mögliche Wattzahl ist dabei zu beachten. Auf den Geräten sind die mögliche Dauerleistung (z. B. 1.000 Watt) und die maximale Spitzenleistung für kurze Zeit (z. B. 2.000 Watt) angegeben. Gute Wechselrichter sind mit einer intelligenten Elektronik ausgestattet, die sich bei nahender Entleerung der Autobatterie selbst abschalten.

Kann jedes Haushaltsgerät an einem Wechselrichter betrieben werden?

Ob ein Gerät dauerhaft mit einem Wechselrichter betreibbar ist, hängt von der Wattleistung ab. Wie viel Watt benötigt das Endgerät für den Betrieb und wie viel Watt kann der Wechselrichter konstant liefern? Ist die Wattleistung eines Endgeräts auf dem Etikett nicht angegeben, ist dort meist der elektrische Strom in Ampere angegeben. Die Wattleistung lässt sich durch Bildung des Produkts von Volt x Ampere berechnen.

Der sehr hohe Einschaltstrom von zahlreichen Geräten wie Fernsehern, Kühlschränken, Notebooks, Werkzeugmaschinen und vielen mehr muss bei der Auswahl des optimal geeigneten Wechselrichters beachtet werden. Bei einem Fernseher mit einer Leistung von 150 Watt kann bei dem Einschalten des Geräts eine Spannungsspitze entstehen, die bis zu 10-mal größer ist. Für solche Geräte ist ein Wechselrichter auszuwählen, der kurzzeitig mindestens 1.500 Watt liefern kann.

Wofür der Einsatz eines Wechselrichters im Wohnmobil sinnvoll ist

Mit einem hochwertigen Wechselrichter ist fast jedes normale elektronische Haushaltsgerät (220 V) über das Bordnetz der Autobatterie betreibbar. Der in der Batterie gespeicherte Strom ist sehr begrenzt und sollte bei längeren Standzeiten sorgsam genutzt werden. Ein Wechselrichter wandelt Energie um, wofür Energie benötigt wird. Ein Teil dieser Energie geht bei der Umwandlung als Abwärme verloren. Bei kurzzeitigem Einsatz eines Geräts ist dies kein Problem. Geräte, die dauerhaft und konstant in einem Wohnmobil über den Wechselrichter genutzt werden, verschwenden Strom. In diesen Fällen sollte geprüft werden, ob alternative Endgeräte mit 12 V erhältlich sind. Durch die nicht notwendige Transformation geht dann keine Energie mehr verloren.

Wann ein Wechselrichter unnötig Energie verschwendet

Der Wechselrichter wandelt die Eingangsspannung von 12 Volt in 220 Volt um. Für Geräte, die diese hohe Spannung benötigen, ist dies völlig sinnvoll. Viele Haushaltsgeräte sind jedoch mit einem Netzteil ausgestattet, das die elektrische Spannung reduziert. Notebooks werden z. B. mit rund 19 Volt betrieben. Wird dieses über einen Spannungswandler eingesetzt, geht unnötig viel Energie verloren. Die 12 Volt der Autobatterie werden am Wechselrichter in 220 Volt umgewandelt. Das Netzteil des Notebooks reduziert diese 220 Volt wieder zu 19 Volt. Das Netzteil wird warm, der Wechselrichter ebenso – Energie wird verschwendet. Für viele Notebooks werden entsprechende Adapter für den Betrieb in einem Pkw oder Wohnmobil angeboten. Wer sein Notebook regelmäßig im Pkw oder Wohnmobil verwendet, ist mit solch einem Adapter besser beraten.

Welchen Funktionsumfang sollte ein Wechselrichter in jedem Fall mitbringen?

Ob der Spannungswandler eine echte Sinuskurve oder nur eine modifizierte Sinuskurve produziert, ist für viele Endgeräte – allerdings nicht alle – gleichgültig. Geräte, die nur eine modifizierte Sinuskurve liefern, sind deutlich günstiger in der Anschaffung.

Eine wichtige Eigenschaft des Spannungswandlers ist die maximal mögliche konstante Wattleistung, wie auch die maximale Spitzenleistung für einen kurzen Zeitraum. Ist die Leistung des Wandlers zu gering, ist der Betrieb vieler Geräte nicht möglich. Prüfen Sie die Anforderungen der Geräte, die Sie verwenden möchten, und wählen Sie den optimal passenden Spannungswandler entsprechend aus. Bedenken Sie dabei auch, dass Sie vielleicht in Zukunft ein anderes Gerät einsetzen möchten, etwas Luft nach oben macht da Sinn. Interessant ist ebenso der Wirkungsgrad des Wechselrichters. Gute Geräte haben einen Wirkungsgrad von mehr als 90 Prozent, günstige Geräte verschwenden wesentlich mehr Energie bei der Umwandlung. Damit Ihre Autobatterie nicht ausversehen vollständig entladen wird, ist ein entsprechender Tiefenentladeschutz sinnvoll. Bei guten Geräten ist dieser Schutz integriert, sodass diese sich automatisch abschalten. Gute Geräte sind mit Übertemperaturschutz, Überlastschutz und Überspannungsschutz ausgestattet. Endgeräte und andere am Bordnetz angeschlossene Geräte sind so sicher.

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