Regelbare Netzteile / Labornetzteile

Labornetzteile, auch als regelbare Netzteile oder Labornetzgeräte bezeichnet, sind spezielle Netzteile, die sich in vielen Bereichen einsetzen lassen. Einsatzgebiete sind beispielsweise in der Elektronikentwicklung, im Bereich des Services, im Hobbybereich und in der Ausbildung, bei denen ein flexibler Einsatz von unterschiedlichen Spannungen notwendig ist. Die regelbare Netzteile erlauben, eine bestimmte Spannung einzustellen und eine Strombegrenzung zu bestimmen. Im Bereich von regelbaren Netzgeräten finden Sie Schaltnetzteile, Trafo- und Linearnetzteile.

Typische Merkmale von Labornetzteilen

Ein typisches Merkmal von Labornetzteilen ist eine variable Einstellung von Strom und Spannung. Es gibt aber auch weitere Merkmale, die ein regelbares Netzteil auszeichnen. Abhängig vom jeweiligen Modell können mehrere Ausgänge vorhanden sein. Gerade Markengeräte bringen wichtige Schutzmechanismen mit. Für gewöhnlich gibt es bei Labornetzteilen eine Spezifizierung der Restwelligkeit, des Impulsverhaltens und Ausgangsspannungsrauschens. Regelbare Netzteile verfügen außerdem über eine einstellbare Spannung, Strombegrenzung und ein Display, über das die eingestellte Spannung abgelesen werden kann. Folgende Merkmale sind typisch für Labornetzteile: 

• Feste oder regelbare Strombegrenzung

• Spannung lässt sich einstellen

• Überlastungs-, Verpolungs- und Kurzschlussschutz

• Kennwerte wie Spannung, Restwelligkeit, Strom, Rauschen und Impulsverhalten werden spezifiziert

• Genormte Anschlüsse 

• Anzeige des aktuellen Zustands (meist Spannung und Strom)

• Hochwertige Geräte sind mit Schnittstellen zum Fernsteuern mittels Computer versehen

Der Unterschied zwischen Labornetzteilen und Labornetzgeräten

Labornetzteile und Labornetzgeräte haben grundsätzlich eine identische Hauptaufgabe, da sie beide ein daran angeschlossenes Gerät mit Strom versorgen. Mit der Bezeichnung "Labornetzteil" beziehungsweise "Netzteil" oder "Power Supply" ist häufig ein Steckernetzteil gemeint, das eine Stromversorgung bereitstellt. In der Regel wird genau die Spannung geliefert, die von dem elektrischen Gerät für den Betrieb benötigt wird. 

Im Gegensatz dazu bietet Ihnen ein Labornetzgerät eine variable Einstellung von Strom und Spannung. So kann das Gerät für unterschiedliche Aufgaben ganz individuell eingestellt werden. Da die meisten regelbaren Netzteile mit einem integrierten LCD-Display versehen sind, wird Ihnen die aktuell gewählte Stromstärke und Spannung gut ablesbar angezeigt. 

Vielfach werden die Begriffe "Labornetzteil" und "Labornetzgerät" synonym eingesetzt. In der Regel ist damit ein Schaltnetzteil gemeint, bei dem Sie variabel die Spannung regeln können. Labornetzgeräte erhalten Sie zum einen als 19-Zoll-Gerät, um dieses in ein entsprechendes Rack einzubauen, und zum anderen als Tischgerät.

Klassifizierung von Labornetzteilen

Bei Labornetzgeräte handelt es sich um Geräte, die nach dem Anschluss an Wechselstrom diesen in stabilen Gleichstrom umwandeln. Gleichzeitig erfolgt eine kontinuierliche Regelung der wichtigen Versorgungsparameter wie Strom und Spannung. Anders ausgedrückt: Angeschlossene Geräte mit Gleichstrom werden mittels von Ihnen festgelegten Parametern mit Strom versorgt, während Stabilisatoren und Filter das angeschlossene Gerät schützen.  

Zum Einsatz kommen regelbare Netzteile unter anderem bei der Montage von Elektronikkomponenten, bei Reparaturen an elektrischen Geräten und bei der Kalibrierung. Auch bei Arbeiten, die im Zusammenhang mit der Prüfung von Prototypen oder fertigen Produkten stehen, werden Labornetzteile eingesetzt. Dadurch ist es möglich, bestimmte Geräte und Systeme unter normalen Betriebsbedingungen mit optimaler Spannung zu testen. Genauso können Bedingungen geschaffen werden, die von der Norm abweichen, um bestimmte Merkmale von Geräten sichtbar zu machen. So lässt sich unter anderem von Unterbaugruppen das Sicherheitsniveau bestimmen. 

Die Aufteilung bei Labornetzteilen kann anhand von verschiedenen Eigenschaften erfolgen, die sich überschneiden und gegenseitig willkürliche Konfigurationen bewirken. Folgende drei Aufteilungskriterien sind die wichtigsten und damit die dominantesten:  

• Mehrkanalige und einkanalige Labornetzteile

• Programmierbare und nicht programmierbare regelbare Netzteile

• Schaltnetzteile und lineare Netzteile

Überlappungsmöglichkeiten bestehen hinsichtlich der aufgelisteten Netzteile in Bezug auf die Konfigurationen, wie „mehrkanalig, nicht programmierbar, linear“ oder „einkanalig, programmierbar, Impuls“. Um das richtige Labornetzteil für Ihre Anforderungen zu finden ist es wichtig, dass Sie die Typen der regelbaren Netzteile verstehen. 

1. Klassifizierung nach Anzahl der Empfänger

Die Unterteilung in mehrkanalige oder einkanalige Labornetzteile bedeutet, dass Sie an einem mehrkanaligen Gerät mehrere Empfänger an die Stromversorgung anschließen können, während bei einem einkanaligen Gerät nur ein Empfänger angeschlossen werden kann. 

2. Klassifizierung nach den Betriebsparametern

Anhand dieser Unterteilung werden die Methode der Steuerung und die Parameterbeeinflussung während des Betriebs des Labornetzteils beschrieben. 

Ein nicht programmierbares Netzteil bietet Ihnen üblicherweise nur die Möglichkeit, den Strom und die Spannung manuell einzustellen. Sie können auch noch den Betriebsmodus (Strom/Spannung) festlegen. Nachdem Sie die Einstellungen vorgenommen haben, wird entsprechend die Arbeit auf die eingestellte Weise vorgenommen. Sollen Parameter verändert werden, müssen Sie selbst aktiv werden und über Drehknöpfe oder Tasten die neuen Einstellungen durchführen. 

Programmierbare Labornetzteile zählen im Gegensatz dazu zu den Spezialgeräten. Zu ihrer Ausstattung gehört eine Software, die mit einem komplexen Bedienfeld mit LCD-Display oder LED-Anzeigen gekoppelt ist. Damit können Sie die Leistungsparameter während des Betriebs ändern. Ebenfalls ist es möglich, nicht standardmäßiges Verhalten des Stromversorgungssystems einzufügen.  Der Informationsaustausch mit einem Computer erfolgt mittels Protokollen über einen USB-Anschluss oder andere Anschlüsse. In der Regel ermöglicht Ihnen der Speicher bei programmierbaren Netzteilen das Abspeichern vieler verschiedener Sequenzvarianten und sogar hochkomplexen. In Forschungs- und Entwicklungszentren ist das sehr nützlich, weil Prototypen unter normalen und äußerst außergewöhnlichen Bedingungen auf ihr Verhalten hin getestet werden können.    

3. Klassifizierung aufgrund der Stromumwandlungsmethode

Hierbei geht es um die Methode, mit deren Hilfe die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom erfolgt. 

Bei linearen Netzteilen handelt es sich um klassische Transformatoren. Sie sind recht groß und schwer. Die sinusförmige, reduzierte Eingangsspannung wird gleichgerichtet und nach den entsprechend eingestellten oder programmierten Werten zu den Ausgängen geleitet. 

Im Gegensatz dazu sind Schaltnetzteile deutlich leichter. Denn die Spannung wird am Eingang, ohne Reduzierung und am Ausgang zwei Gleichrichtungsprozessoren ausgesetzt und diese führen ein sogenanntes Keying durch. Das bedeutet in einfachen Worten, dass das Signal in einen Impuls mit einer Frequenz von 60 kHz umgewandelt und an einen sehr kleinen Transformator weitergeleitet wird.

Regelbare Labornetzgeräte — So finden Sie das passende Gerät

Wenn Sie sich ein regelbares Labornetzgerät kaufen möchten, sind in erster Linie die zur Verfügung stehende Leistung, die maximale Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom wichtige Punkte. Zuerst sollten Sie also überlegen, wie viele Ausgänge das Labornetzteil mitbringen soll. Sie bekommen Modelle mit einem einzelnen Ausgang und solche, die bis zu vier Ausgänge bieten. Grundsätzlich können Sie bei regelbaren Labornetzteilen zwischen 19-Zoll-Varianten und Tischgeräten wählen. Die 19-Zoll-Geräte passen perfekt in ein entsprechendes Rack oder einen Schrank. Benötigen Sie ein kalibrierbares Schaltnetzteil, können Sie zu einem ISO-zertifizierten, DakkS-zertifizierten Modell oder einem Labornetzteil greifen, das über eine herstellerspezifische Werkszertifizierung verfügt. 

Ein regelbares Labornetzgerät, bei dem sich eine Strombegrenzung einstellen lässt, ist für viele Einsatzgebiete geeignet. Für anspruchsvolle Aufgaben lohnt sich die Investition in ein programmierbares Labornetzteil. Diese lassen sich über unterschiedliche Schnittstellen mit einem Computer verbinden und zum Beispiel Spannungs- und Stromverläufe ganz individuell programmieren. 

In der Regel sind Labornetzteile mit digitalen Anzeigen ausgestattet. Das ermöglicht Ihnen, Strom und Spannung einfach abzulesen. Achten Sie darauf, dass ein beleuchtetes Display vorhanden ist. Das ist zwar nur ein kleines, aber nicht ganz unwichtiges Detail, weil Sie die Anzeige viel besser ablesen können — gerade bei schlechteren Lichtverhältnissen.  

Ein wichtiger Punkt, auf den Sie bei Ihrer Entscheidung achten sollten, ist die Genauigkeit, mit der das ausgewählte Labornetzteil arbeitet. Bedenken Sie jedoch, dass es bei der Genauigkeit von einem Netzteil durchaus Unterschiede zwischen Einstellungsgenauigkeit und Anzeigegenauigkeit gibt. Mit der Anzeigegenauigkeit ist gemeint, wie genau die Übereinstimmung zwischen der tatsächlichen Spannung und den angezeigten Spannungs- und Stromwerten ist. Bei der Einstellungsgenauigkeit handelt es sich hingegen darum, wie genau die einstellbaren Sollwerte ausfallen. 

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Fragen und Antworten zu regelbaren Netzteilen

Was macht man mit einem Labornetzgerät?

Ein Labornetzgerät wird dazu verwendet, um einzelne Bauteile oder Schaltungen mit einem definierten Strom oder einer definierten Spannung zu versorgen.

Warum Labornetzteile benutzen?

Für gewöhnlich werden Labornetzteile dafür genutzt, um Systeme in Entwicklung, Forschung, bei der Ausbildung oder im Studium, im Rahmen von praktischen Übungen oder Laborversuchen zu testen. Damit lässt sich überprüfen, wie zum Beispiel Bauteile unter normalen oder außergewöhnlichen Bedingungen funktionieren.

Welche Netzteile gibt es?

Sie bekommen regelbare Netzteile beziehungsweise Schaltnetzteile, lineare Netzteile, ein- und mehrkanalige Labornetzteile, programmierbare und nicht programmierbare regelbare Netzteile.

Was ist ein lineares Netzteil?

Das lineare Netzteil, auch als Trafo-Netzteil bezeichnet, hat technisch einen recht einfachen Aufbau. Die Wechselspannung aus dem Stromnetz wird mithilfe eines großen Transformators auf einen kleineren Wert gebracht. Um anschließend Gleichspannung zu erhalten, erfolgt eine Gleichrichtung der Wechselspannung.

Wie funktioniert ein Labornetzteil?

Einfache Labornetzgeräte ermöglichen Ihnen die Ausgangsspannung einzustellen, wobei sie normalerweise zwischen 0 und einem bestimmten Maximalwert wählen können. Obendrein bieten Ihnen diese regelbaren Netzteile eine Strombegrenzung, die sich von 0 bis zum Nennstrom des Gerätes auswählen lässt.

Was ist ein Schaltnetzteil?

Schaltnetzteile werden der Gruppe der Stromrichter zugeordnet. Mit einem Schaltnetzteil kann eine Umwandlung von einer instabilen Eingangsspannung in eine konstante Ausgangsspannung erfolgen. Im Gegensatz zu einem Trafonetzteil bietet ein Schaltnetzteil einen hohen Wirkungsgrad.