Was passiert, wenn ein Wechselrichter überlastet wird? Beheben & Vorbeugen

Wechselrichter spielen eine entscheidende Rolle in unserem Alltag, indem sie Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandeln, aber was passiert, wenn ein Wechselrichter überlastet wird?

Dieser umfassende Leitfaden erklärt, was eine AC-Überlast des Wechselrichters ist, wann sie akzeptabel ist, was passiert, wenn ein Wechselrichter überlastet wird, die Ursachen und Folgen von AC-Überlastungen sowie wie man sie behebt und verhindert. 

Haben Wechselrichter einen Überlastschutz?

Ja, die meisten modernen Wechselrichter sind mit einem Überlastschutz ausgestattet.

Darüber hinaus sind sie mit einer Überspannungstoleranzkapazität ausgelegt, die es ihnen ermöglicht, kurze Leistungsspitzen über ihrer Nennleistung zu bewältigen.

Zum Beispiel können PowMr Niederfrequenz-Wechselrichter eine Überspannungsleistung von bis zu dem Dreifachen ihrer Nennkapazität unterstützen.

 

Warum Überlast trotzdem Schäden verursachen kann

Es mag widersprüchlich klingen, dass ein Wechselrichter trotz Überlastschutz beschädigt werden kann. Das liegt daran, dass der Schutz nicht sofort greift – wenn eine Überlast erkannt wird, gibt es eine kurze Verzögerung, bevor der Wechselrichter abschaltet.

Während dieser Zeit sind interne Komponenten wie MOSFETs, Kondensatoren und Transformatorwicklungen elektrischer und thermischer Belastung ausgesetzt. Zusätzlich können häufige Abschaltungen, extreme Überlastungen und Umweltfaktoren (wie hohe Temperaturen oder schlechte Belüftung) das Schadensrisiko weiter erhöhen.

Was ist eine AC-Überlast des Wechselrichters

Eine AC-Überlast des Wechselrichters tritt auf, wenn die Leistungsanforderung die Nennleistung des Wechselrichters zur Stromversorgung übersteigt. Um dies besser zu verstehen, können Überlastbedingungen des Wechselrichters je nach Schweregrad und Dauer in verschiedene Typen eingeteilt werden.

Kurzzeitige Überlast

Diese Art der Überlast tritt auf, wenn die Last die Nennkapazität des Wechselrichters leicht überschreitet, jedoch nur für eine sehr kurze Dauer, meist einige Sekunden bis zu einigen Dutzend Sekunden.

Häufige Beispiele sind der Anlauf eines Kühlschrankkompressors und Elektrowerkzeuge. Die meisten Wechselrichter können für kurze Zeit einen bestimmten Bereich von AC-Überlastungen bewältigen, bei denen der Wechselrichter einer Leistungsspitze ausgesetzt ist, die seine Nennkapazität übersteigt.

Dies kann beim Anlauf induktiver Lasten oder schwerer Geräte wie Klimaanlagen oder Kühlschränke passieren, die einen höheren Leistungsspitzenbedarf zum Starten benötigen.

Zum Beispiel kann der PowMr Niederfrequenz-Wechselrichter eine Überspannungsleistung von bis zu 6-9 Mal seiner eigenen Kapazität aushalten, was die Stabilität des Stromsystems beim Start großer induktiver Lasten gewährleistet.

Mäßige Überlast

Dies tritt auf, wenn die Last innerhalb der Überspannungstoleranzkapazität des Wechselrichters bleibt, die Dauer der Überspannung jedoch die zulässige Zeit überschreitet, die in den Herstellerangaben festgelegt ist.

In diesem Fall wechselt der Wechselrichter in einen Schutzmodus, wie Strombegrenzung oder Abschaltung. Obwohl dies unmittelbare Schäden verhindert, erhöht wiederholtes Auslösen allmählich die thermische und elektrische Belastung der internen Komponenten und verkürzt deren Lebensdauer.

Schwere Überlast

In Situationen, in denen die Last oder der Einschaltstrom weit über der Nennkapazität und den Toleranzgrenzen des Wechselrichters liegt, kann der Wechselrichter möglicherweise nicht schnell oder effektiv genug reagieren, um den übermäßigen Strom vollständig zu unterbrechen, selbst wenn Schutzmechanismen vorhanden sind.

Dadurch können kritische interne Komponenten wie MOSFETs, Kondensatoren und Transformatoren überhitzen oder ausfallen. Diese Art der Überlastung birgt ein hohes Risiko, insbesondere bei minderwertigen oder klein dimensionierten Wechselrichtern, und kann zu dauerhaften und irreparablen Schäden führen.

Was passiert, wenn ein Wechselrichter überlastet wird?

• Wechselrichter zeigt rote Leuchte

  Die rote Leuchte am Wechselrichter zeigt typischerweise einen Fehler- oder Störungszustand an, der durch die Überlast ausgelöst werden kann. Die genaue Bedeutung der roten Leuchte variiert je nach Hersteller und Modell des Wechselrichters.

• Abschaltung oder Auslösung des Wechselrichters

  Überlastungen können eingebaute Schutzmechanismen auslösen, die den Wechselrichter abschalten oder auslösen lassen. Dies schützt den Wechselrichter vor weiteren Schäden und bewahrt angeschlossene Geräte.

• Verringerte Effizienz und Leistung

  Regelmäßige Überlastung des Wechselrichters kann dessen Effizienz und Gesamtleistung negativ beeinflussen. Dies kann zu Spannungsschwankungen, erhöhtem Stromverbrauch und verkürzter Lebensdauer führen.

• Mögliche Schäden an elektrischen Geräten

  Eine Überlastung des Wechselrichters kann angeschlossene elektrische Geräte belasten, was zu Fehlfunktionen oder sogar dauerhaften Schäden führen kann.

Was kann eine Überlastung eines Wechselrichters verursachen?

Mehrere Faktoren können dazu führen, dass ein Wechselrichter überlastet wird:

1. Übermäßige Last oder zu kleiner Wechselrichter

   Das Anschließen von Geräten, deren Dauer- oder Spitzenleistung die Kapazität des Wechselrichters übersteigt, oder die Wahl eines zu kleinen Wechselrichters für die vorgesehene Last kann Überlastungen verursachen. Beispiele sind Klimaanlagen, Kühlschränke, schwere Maschinen oder mehrere Geräte, die gleichzeitig laufen. 

2. Spannungsspitzen oder induktive Lastspitzen

   Plötzliche Spannungsspitzen, Kurzschlüsse oder das Anlaufen induktiver Lasten können den Wechselrichter vorübergehend über seine Spitzenkapazität hinaus belasten. Die Steuerung von Einschaltströmen und die Begrenzung gleichzeitiger Starts schwerer induktiver Geräte helfen, unnötige Belastungen des Wechselrichters zu vermeiden.

3. Unzureichende Verkabelung oder fehlerhafte Verbindungen

   Falsche Verkabelung, lose Verbindungen oder beschädigte Kabel können den elektrischen Widerstand erhöhen und Bedingungen schaffen, die Überlastungen wahrscheinlicher machen.

Warum zeigt Ihr Wechselrichter eine Überlast ohne Last an?

Manchmal zeigt ein Wechselrichter eine Überlastanzeige, obwohl keine Last angeschlossen ist. Dies kann folgende Ursachen haben:

• Interner Fehler oder Sensorsignalfehler

  Viele Wechselrichter messen den Ausgangsstrom mit internen Sensoren. Wenn der Sensor defekt ist, falsch kalibriert wurde oder eine Schaltungskomponente beschädigt ist, kann der Wechselrichter fälschlicherweise eine Überlast erkennen.

• Verkabelungs-, Kurzschluss- oder Erdungsprobleme

  Falsche Verkabelung, beschädigte Kabel oder ein Kurzschluss im Ausgangskreis können dazu führen, dass der Wechselrichter eine Überlast registriert, obwohl keine Last angeschlossen ist. Eine unsachgemäße Erdung oder eine lose Erdungsverbindung kann ebenfalls Leckströme erzeugen, die der Wechselrichter als Last oder Fehler interpretiert.

• Firmware- oder Steuerplatinenfehler

  Digitale Wechselrichter basieren auf Mikrocontrollern. Ein Firmware-Fehler oder ein vorübergehender Störfall kann dazu führen, dass der Wechselrichter eine falsche Überlast anzeigt. Ein Neustart des Wechselrichters behebt oft diese Art von Fehlalarm.

Was tun, wenn der Wechselrichter überlastet ist?

Schritt 1: Last trennen

Im Falle einer Überlastung, unabhängig davon, ob der Wechselrichter läuft, schalte zuerst alle elektrischen Geräte aus oder trenne sie. Starte den Wechselrichter nicht sofort neu, um weitere Überlastschäden zu vermeiden.

Schritt 2: Äußere Inspektion

1. Trenne die PV-(Solar-)Eingabe und die Netzeingabe, um zu verhindern, dass externe anormale Spannungen oder Spannungsspitzen den Wechselrichter beeinträchtigen.
2. Schließe nur die Batterie an und starte den Wechselrichter neu. Wenn er normal läuft, wurde die Überlast möglicherweise durch eine anormale externe Eingabe (PV oder Netz) verursacht. In diesem Fall fahre mit dem nächsten Schritt zur internen Schaltkreisprüfung fort.
3. Schließe zuerst Geräte mit geringer Leistung oder nicht induktive Lasten an, um die Systemstabilität zu bestätigen, und schließe dann induktive Lasten (z. B. Klimaanlagen, Motoren) schrittweise wieder an.
   Tritt erneut eine Überlastung auf, zeigt dies, dass die Gesamtlast die Nennkapazität des Wechselrichters überschreitet und ein Upgrade des Wechselrichters erforderlich ist.

Schritt 3: Interne Inspektion

Wenn der Wechselrichter nach äußerer Inspektion und schrittweiser Lastanschaltung weiterhin überlastet ist, kann ein interner Hardwarefehler vorliegen. Überprüfe die Steuerplatine und wichtige Schaltkreise:

1. Trenne alle Stromquellen und öffne die obere Abdeckung des Wechselrichters, um die Steuerplatine zu entfernen.
2. Platziere die Steuerplatine auf einer isolierenden Unterlage und überprüfe mit einem Multimeter, ob die Ausgangsabtastkreise ordnungsgemäß funktionieren.
3. Ersetze bei Bedarf beschädigte Komponenten oder die Steuerplatine.

Wie verhindert man eine Überlastung des Wechselrichters?

• Genaue Messung der Gesamtlastleistung

  Addiere die Leistung aller Geräte. Berücksichtige dabei die Anlaufleistung induktiver Lasten und den Eigenverbrauch des Wechselrichters. Sowohl Dauerleistung als auch Spitzenleistung müssen im Kapazitätsbereich des Wechselrichters liegen.

• Vermeide das gleichzeitige Starten zu vieler induktiver Lasten

  Das gleichzeitige Einschalten aller induktiven Lasten erhöht das Risiko einer Überlastung. Wenn die kombinierte Anlaufspannung die Spitzenleistung des Wechselrichters deutlich übersteigt, kann dies den Wechselrichter durch Spannungsspitzen beschädigen.

• Behandle die AC-Überlastkapazität nicht als Nennleistung

  Obwohl einige Wechselrichter eine kontinuierliche AC-Überlastung unterstützen, wird empfohlen, AC-Überlastung nicht in die Projektplanung einzubeziehen. Die AC-Überlastung der meisten Wechselrichter ist für Spitzenstunden der Sonneneinstrahlung oder gelegentliche zusätzliche Stromerzeugung vorgesehen. Ein Dauerbetrieb des Wechselrichters im Überlastmodus könnte seine Lebensdauer verkürzen.