Do it yourself rund ums Wohnmobil (eBook)

Ein bisschen was zu Strom- und Spannungsmessung

Zur Versorgung der elektrischen Geräte im Wohnmobilaufbau und im Chassis benötigen Sie Spannung und Strom. Der Vergleich ist zwar physikalisch nicht ganz wasserdicht, aber ich sage es einfach mal so: Was beim Wasser der Druck ist, ist bei der Elektrik die Spannung. Die Menge, die fließt ist der Strom.

Das alles können Sie messen, und zwar mit einem Voltmeter, einem Amperemeter oder einem Widerstandsmessgerät bzw. Durchgangsprüfer: Zusammengefasst wird das heute alles in einem sogenannten „Vielfachmessgerät“. Dieses hat auch keinen Zeiger mehr, sondern eine digitale Anzeige. Für den Hausgebrauch und für den Wohnmobilbastler genügt ein 15 bis 30 Euro teures Gerät.

Der Spannungsbereich sollte sein:

Sicher bis mindestens Gefährdungsklasse Cat III

DC oder Gleichspannung bis ca. 200V, Auflösung auf 0,1V

AC oder Wechselspannung bis ca. 400V

Der Strombereich sollte sein: im Bereich DC bis 10A

Ein Widerstandsmessteil (Ώ) braucht man nicht unbedingt, aber ein Durchgangsprüfer mit einem Signalton ist schon hilfreich.

Das ganze Messthema ist recht einfach, lesen Sie aber bitte vorher die Bedienungsanleitung Ihres Gerätes durch. Manchmal ist allerdings die Beschreibung eines Schwaben verständlicher als eine Übersetzung aus dem Chinesischen durch einen Google Translator.

Das schwarze Kabel stecken Sie in die Buchse „COM“, das rote entweder in „V“ für die Spannungsmessung oder in „A“ für die Strommessung.

Achtung: Verbrauchte Batterien im Messgerät verfälschen die Messergebnisse!

Spannungsmessung

Zuerst schaltet man das Messgerät in den höchsten Messbereich und klemmt die Messleitungen mit sogenannten „Krokodilklemmen“ sicher an. Dann geht man mit dem Messbereichschalter Schritt für Schritt nach unten, bis die Spannung eindeutig und mit Komma angezeigt wird.

Spannungsabfall durch Übergangswiderstände

Ein typisches Beispiel ist, wenn bei eingeschaltetem Verbraucher (unter Last) an der Batterie 14,2V und an den Anschlussklemmen des Gerätes nur noch 14V gemessen werden. In diesem Beispielbild sind in der Plusleitung von Batterie bis zum Gerät zwei Anschlusspunkte, zwei Stecker/Kupplung-Kombinationen und eine Stecksicherung, also insgesamt acht Verbinder, an denen durch fehlende Klemmkraft oder Korrosion Übergangswiderstände entstehen können. Dieser Übergangswiderstand verursacht einen Spannungsabfall, den Sie mit dem Voltmeter messen können.

Aber diese Übergangswiderstände müssen nicht unbedingt in der Plusleitung entstehen. Auch in der Rückleitung befinden sich Stecker und Schraubverbindungen, auf denen ein Spannungsabfall (schlechte Masseverbindung) entstehen kann.

Häufige Fehlerquellen sind Kabelstecker oder die beliebten "Stromdiebe".

Natürlich können Sie den Übergangswiderstand auch mit dem Ω-Bereich des Vielfachmessgerätes messen. Dazu müssen sie aber die Bordspannung abschalten, denn Ihr Multimeter hat eine eigene Spannungsquelle für die Widerstandsmessung.

Strommessung, direkt

Auch hier schaltet man das Messgerät in den höchsten Messbereich und klemmt die Messleitungen sicher an. Dann geht man mit dem Messbereichschalter Schritt für Schritt nach unten, bis der Strom eindeutig und mit Komma angezeigt wird.

Die direkte Strommessung ist bei Strömen von 1 mA bis 5 A am genauesten.

Strommessung, indirekt

Es gibt aber auch die Möglichkeit der indirekten Strommessung mit Hilfe einer Stromzange.

Im Kfz-Bereich fließen aufgrund der niedrigen Spannung (12V) zum Teil sehr hohe Ströme (10 bis 80A), um die geforderte Leistung zu erreichen. Bei den meisten Multimetern reicht der Strommessbereich aber nur bis 2 oder 5A. Deshalb benutzt man einen induktiv arbeitenden Strommessadapter und kann damit leicht bis 400A messen.

Die Stromzange wird an das Spannungsmessteil des Voltmeters angeschlossen, die Einstellung ist meist der 100 bis 200mV-Bereich. Vor der Messung wird die Stromzange (vielleicht automatisch) kalibriert und damit auf Null gestellt. Jetzt wird die stromführende Leitung „in die Zange genommen“. Ein Strom von 1A, der durch die zu messende Leitung fließt, wird dann als 10 mV auf dem Voltmeter dargestellt.

Falls Ihr Messgerät über keinen so niedrigen Messbereich verfügt, können Sie das stromführende Kabel einmal um die Zangenbacke schlingen und somit die Anzeige verdoppeln.

Für Strommessungen zwischen 10 mA und 5A sollte man die direkte Messmethode wählen.

Solare Besonderheiten

Ein Solarpanel lässt sich nicht mit den Eckwerten einer Batterie vergleichen. Ein bisschen allgemeiner ausgedrückt: eine Batterie ist eine „Spannungsquelle“, ein Solarpanel ist eine „Stromquelle“.

Das muss Sie jetzt nicht verwirren, ich führe das nur an, damit Sie nicht meinen, ich würde hier die Grundlagen der Messtechnik auf den Kopf stellen.

Sie können also, im Gegensatz zur Batterie, ganz beruhigt den Panel-Kurzschlussstrom Isc direkt am Panelausgang messen, ohne das Panel zu überlasten oder gar zu schädigen. Nur das Messgerät muss im richtigen Messbereich angeschlossen sein (>10A).

Und Sie können ganz einfach die Leerlauf-Spannung Voc messen.

Aber alles bitte ohne Last bzw. angeschlossenen Solarregler.

Die drei wichtigsten Eckdaten eines Solarpanels sind:

1. Die Leerlaufspannung Voc, wenn das Panel ohne Last in der Sonne liegt. Je nach Anzahl der Solarzellen liegt diese bei 18V, 20V, 36V oder sogar 48V.
2. Der Kurzschlussstrom Isc, wenn das Panel mit kurz–geschlossenen Anschlussleitungen in der Sonne liegt. (Hier sehen Sie den Unterschied: Bei einer Autobatterie würden hier die Drähte schmelzen). Der Kurzschlussstrom bei einem 85Wp-Panel liegt bei ca. 4,5A.
3. Wenn Sie diese Werte messen können, ist das Panel in Ordnung.
4. Bei einer bestimmten Sonneneinstrahlung ergeben Strom und Spannung die Spitzenleistung (Wp).
5. Wenn Sie das Panel komplett abdecken sind die Anschlussklemmen strom- und spannungsfrei!

Die Panelleistung (Wp) hat nicht unbedingt etwas mit der Batterieladeleistung zu tun, denn dazwischen liegt ja der Solarregler, der die Stromquelle Solarpanel an den Stromspeicher Batterie angleicht. Und die Batterie muss ja nicht unbedingt leer sein, wenn die Sonne scheint! Die Ladeleistung für die Batterie ist immer kleiner als die maximale Spitzenleistung des Solarpanels.

Solarpanels lassen sich relativ einfach testen. Sie nehmen die Panelleistung (z.B. 100 Wp) und teilen diese durch 13V. Damit erhalten Sie den maximalen Strom an einem Sommertag im Juli, mittags um 12 Uhr, wolkenlos und bei kaltem Wind, so ca. 7,7A.

Messen Sie jetzt den Kurzschlussstrom unter annähernd gleichen Bedingungen, Sie werden so um 6,5A messen. Das Solarpanel ist o.k.!

Mit dem Solarregler wird es schwieriger, dessen Funktion lässt sich kaum messen, weil immer eine Batterie angeschlossen sein muss. Sie wissen aber nicht, ob die Batterie halb oder ganz voll ist. Alles was Sie machen können, ist den Ausgangsstrom des Solarreglers zu messen. Bei leerer Batterie und unter den oben genannten Bedingungen wird der Ladestrom um die 6A liegen.

Widerstandsmessung

Eine Widerstandsmessung wird interessant, wenn Sie Sicherungen prüfen wollen, oder wenn Sie die 12V/230V Heizpatrone Ihres Kühlschrankes in Verdacht haben defekt zu sein.

Sie benötigen dazu ein Ohmmeter, das bei den meisten Vielfachmessgeräten integriert ist. Der Messartenschalter muss dann auf das Zeichen Ω gestellt werden, die Messleitungen steckt man in "COM" und Ω. Für die Widerstandsmessung hat das Messgerät eine eingebaute Batterie, für eine korrekte Messung muss diese voll sein.

Und jetzt ein paar Messerungen zum Test:

Temperaturmessung

Auch eine Temperaturmessung ist mit einem einfachen Vielfachmessgerät möglich, es muss nicht unbedingt eine teure Infrarotmesspistole sein. Sie benötigen dazu ein Gerät mit einem Spannungsmessbereich von 100 mV und ein Thermoelement Typ K.

Ein Mantelthermoelement zum Einstechen mit einem Messbereich von -50°C bis +1000°C erhalten Sie für ca. 15 € bei Conrad (Best.Nr. 0600 1030). Es hat übrigens die gleiche Wirkungsweise wie Ihr Flammüberwachungsfühler am Gasherd.

Allerdings bekommen Sie bei dieser Methode die Anzeige nicht in °C sondern in Millivolt, aber das können Sie umrechnen.

Eine kleine Tabelle...