Was sind Labornetzteile?

Dieser Leitfaden enthält Informationen darüber, was Labornetzgeräte sind und aus welchen Komponenten sie bestehen, um die Auswahl des richtigen Geräts für verschiedene Situationen zu erleichtern

Ein Netzteil ist ein Gerät, das Geräte mit Strom versorgt, indem es den von einer Hauptversorgungsquelle eingehenden Stromfluss anpasst.b

Ein Linearnetzteil ist ein Netzteil, das auf herkömmliche Weise, d. h. über einen klassischen Platten- oder Ringkerntransformator, eine Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandelt.

Labor-Netzteile können schaltend oder linear sein und werden in Forschungslabors, Reparaturwerkstätten, Schulen sowie von Hobbyisten und Funkamateuren verwendet. Ihr charakteristisches Merkmal ist, dass sie eine einstellbare Spannung von null bis zu mehreren zehn Volt liefern können, die mit einem Knopf auf dem Bedienfeld eingestellt werden kann. Einige Modelle verfügen über einen zweiten Drehknopf, mit dem der Grenzwert des zu liefernden Stroms eingestellt werden kann, was z. B. beim Laden einer Batterie mit konstantem Strom nützlich ist.

Diese Stromversorgungsgeräte eignen sich für den Einsatz in Bildungseinrichtungen sowie in Labors und Werkstätten, wo die Größe des Gehäuses weniger wichtig ist.

Wie wähle ich das richtige Labornetzteil?

Dazu muss man die Größe, den Wirkungsgrad, die Leistung, den Schutz und die Kabel, die Sie benötigen, sowie alle anderen notwendigen Merkmale berücksichtigen. Ein gutes Netzteil kann viele Jahre halten und einen großen Einfluss auf die Effizienz Ihres PCs haben. Es lohnt sich also, sich Zeit für die richtige Wahl zu nehmen.

Bei der Wahl des richtigen Labornetzgeräts kommt es darauf an, die grundlegenden Merkmale zu verstehen und verschiedene Aspekte des vorgesehenen Nutzungsmodells zu berücksichtigen. In der Regel ist ein leichtes und kompaktes Aggregat die erste Wahl, da es Platz spart und weniger Geräusche erzeugt. Die folgenden Fragen helfen dem Benutzer bei der Auswahl des optimalen Labornetzgeräts:

Wie viel Leistung wird benötigt?
Wann wird die maximale Leistung benötigt, d. h. während der gesamten Nutzungsdauer oder nur bei bestimmten Spitzenwerten?
Müssen die Spannungs- und Stromeinstellungen angepasst werden?
Ist ein bestimmter Leistungsbereich erforderlich?
Welche Art von Last wird benötigt (ohmsch, induktiv oder kapazitiv)?

Modelle mit höherer Leistung ermöglichen natürlich auch Erweiterungen in der Zukunft, wenn dies ein zu berücksichtigender Faktor ist. Wird ein Netzteil mit mehreren Ausgängen bevorzugt, ist es wichtig zu wissen, ob die Ausgänge voneinander isoliert sein müssen und ob die Möglichkeit besteht, das Netzteil zu verfolgen. Obwohl in der Regel ein Ausgang ausreicht, gibt es Fälle, in denen ein Labornetzteil mit mehr als einem Ausgang praktische Vorteile bietet.

Wie unterscheiden sich Labornetzteile?

Es gibt vier Arten von Netzteilen: AC/DC-Netzteile, DC/DC-Netzteile, AC/AC-Netzteile und Labornetzteile. Sie alle wandeln den aus dem Stromnetz kommenden Strom um, damit er für Geräte mit bestimmten Stromanforderungen geeignet ist.

AC/DC-Netzteile: Diese Netzteile werden für die meisten Alltagsgeräte verwendet. Ladegeräte für Mobiltelefone zum Beispiel sind AC/DC-Netzteile. Diese Modelle wandeln den Wechselstrom aus dem Stromnetz in Gleichstrom um und regulieren die Spannung entsprechend den Anforderungen des zu versorgenden Geräts.

DC/DC-Stromversorgungen: Diese werden für die Stromversorgung der meisten elektronischen Geräte, wie Computer, verwendet. Sie modifizieren die Eingangsspannung und können gegebenenfalls die Wellenform verändern.

AC/AC-Stromversorgungen: Diese werden in sehr speziellen Fällen verwendet, z. B. als Audioverstärker. Sie ermöglichen die Absenkung der Netzspannung.

Labornetzgeräte: Sie werden auch als Tischnetzgeräte bezeichnet und ermöglichen es, verschiedene Stromparameter zu verändern. Deswegen werden sie zur Prüfung elektrischer Geräte verwendet.

Lineare oder schaltende Stromversorgungseinheit?

Stromversorgungen können je nach ihrem Funktionsprinzip in zwei Kategorien unterteilt werden:

Lineare Stromversorgungseinheit – Diese Art der Stromversorgung liefert eine oder mehrere stabilisierte, konstante Gleichspannungen, unabhängig von Netzspannungsschwankungen. Lineare Stromversorgungen bestehen aus einem Transformator, einem Gleichrichter, einem Filter und einem Regler (oder einer Steuerschaltung). Der Transformator senkt das Niveau der Netzspannung, der Gleichrichter wandelt die Wechselspannung in Gleichspannung um, der Filter speichert die Energie, um die am Ausgang des Gleichrichters erhaltene Spannung konstanter und linearer zu machen, und schließlich stabilisiert und regelt der Regler die Ausgangsspannung. Lineare Stromversorgungen können zwischen einigen Watt und mehreren Hundert Watt liefern. Sie sind für die Stromversorgung von Audiogeräten geeignet. Auch Labornetzgeräte sind meist linear.

Vorteile: Sie sind leicht zu verlegen, bieten eine gute Stabilität und haben eine gute Wärmebeständigkeit. Nachteile: Sie haben aufgrund hoher Energieverluste einen geringen Wirkungsgrad. Ferner sind sie sperrig und schwer.

Schaltnetzteil – Bei dieser Art der Stromversorgung erfolgt die Regelung durch leistungselektronische Bauteile wie Transistoren, die für das Schalten zuständig sind. Im Gegensatz zu linearen Stromversorgungen ermöglichen sie eine sofortige Stromübertragung. Schaltnetzteile haben sich seit den 1980er-Jahren erheblich weiterentwickelt und weisen heute nicht mehr die Nachteile von linearen Netzteilen auf, nämlich ihr hohes Gewicht und ihren geringen Wirkungsgrad. Sie eignen sich für gängige elektronische Geräte wie Computer, Fernsehgeräte, Ladegeräte für Mobiltelefone usw.

Vorteile: Sie sind äußerst effizient. Da sie außerdem einen viel kleineren Transformator verwenden, sind sie leichter und kompakter als lineare Stromversorgungen. Nachteile: Sie erzeugen Oberschwingungsrauschen und Welligkeit (oder Restwelligkeit).

Was sind die verschiedenen Bestandteile eines Netzteils?

Die Aufgabe eines Netzteils ist es, eine stabile Spannung zu liefern, unabhängig von der Höhe des Eingangsstroms. Diese Funktion wird durch die Wirkung der verschiedenen Komponenten des Netzteils erreicht: Filter, Stabilisator und Regler.

Der Filter, auch Nivellierungsfilter genannt, wandelt die Ausgangsspannung des Gleichrichters in eine möglichst lineare Gleichspannung um. Es handelt sich um einen Kondensator mit einer allgemein hohen Kapazität in der Größenordnung von einigen Mikrofarad (µF).
Der Stabilisator sorgt dafür, dass die Ausgangsspannung einen festen Wert hat, auch wenn sich die Eingangsspannung ändert. Eine Struktur, die aus einer Zenerdiode in Kombination mit einem Transistor besteht, absorbiert Lastschwankungen.
Der Spannungsregler trägt ebenfalls dazu bei, die Ausgangsspannung auf einem bestimmten Wert zu halten, steuert aber im Gegensatz zum Stabilisator sein Verhalten bei Schwankungen der Versorgungsspannung. Wenn etwa die Ausgangsspannung abfällt, ändert der Spannungsregler seine Parameter, um diesen Abfall zu kompensieren.

Wie kann man möglichen Risiken vorbeugen?

Zum Schutz elektrischer Geräte ist es wichtig, die Wärmeabfuhr zu gewährleisten und einen Überspannungsschutz zu installieren.

Im Falle einer Überhitzung oder eines Blitzeinschlags in das Stromnetz kann die gesamte Elektroinstallation beschädigt werden und sogar einen Brand verursachen. Aus Sicherheitsgründen muss die maximale Leistung, die zur Versorgung des Geräts erforderlich ist, sorgfältig berechnet werden. Außerdem müssen Sicherungen und Schutzschalter vorhanden sein, um die elektrische Anlage und die daran angeschlossenen Geräte zu schützen.

Ein lineares Netzteil wandelt eine Wechselspannung in eine Gleichspannung um. Es gibt vier Arten von Stromversorgungen: AC/DC, DC/DC , AC/AC und Labornetzteil. Sie alle wandeln den Strom aus dem Netz so um, dass er für Geräte mit spezifischen Leistungsanforderungen geeignet ist.

Labornetzteile ermöglichen die Änderung verschiedener Stromparameter und werden daher in Labors, Werkstätten oder Ausbildungseinrichtungen zum Testen elektrischer Geräte verwendet.

Um das effizienteste Labor-Netzteil für die jeweilige Situation auswählen zu können, sollten die grundlegenden Eigenschaften bekannt sein. Am beliebtesten scheinen jeweils leichte und kompakte Lösungen zu sein.

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