Netzgerät

Ein Netzgerät wandelt die Wechselspannung von 230 V aus der Steckdose in eine kleinere Gleichspannung um. Im Amateurfunk verwenden wir häufig Netzgeräte, die an ihrem Ausgang eine Gleichspannung von 13,8 V bereitstellen, um damit beispielsweise einen Transceiver zu betreiben.

1) Kurzbeschreibung: Bedien- und Anzeigenfeld eines Netzteils mit Digitalanzeigen für Spannung und Strom, Drehknopf zur Spannungseinstellung, Ein-/Aus-Tasten, Überlastanzeige und farbigen Ausgangsbuchsen für die Gleichspannung.

2) Ausführliche Beschreibung: Links oben befindet sich ein rechteckiges Sieben-Segment-Display mit der Beschriftung „V“ darüber; es zeigt „13.8“. Rechts oben ein gleiches Display mit der Beschriftung „A“ darüber; es zeigt „00.0“. Mittig steht der Text „Spannungseinstellung“ über einem großen runden Drehknopf mit einem einzelnen Markierungsstrich oben. Links unten ist ein vertikales Doppelfeld mit zwei Tasten, oben „ON“, unten „OFF“. Rechts in der Mitte ist eine runde gelbe Kontroll-LED mit der Beschriftung „Überlast“. Darunter gibt es zwei runde Buchsen mit Polaritätszeichen: links blau mit „−“, rechts rot mit „+“. Unter den Buchsen steht der Text „Ausgang“. — Abbildung NE-10.2.1: Netzgerät

Zur Kontrolle des Betriebszustands eines Netzgeräts gibt es beleuchtete Schalter, Kontroll-Leuchtdioden oder beleuchtete Anzeigeinstrumente. Die Anzeigeinstrumente können getrennt die Betriebsspannung in Volt und die aktuell fließenden Stromstärke in Ampere anzeigen. Es gibt auch umschaltbare Digitalanzeigen für diesen Zweck.

ND101: Ein Mobilfunktransceiver ist an ein Netzgerät angeschlossen. Welche Aufgabe hat das Netzgerät?

ND102: Welche Spannung liefert ein Netzgerät für einen Mobilfunk-Transceiver üblicherweise?

Ein Netzgerät wird oft mittels Schutzkontaktstecker (kurz Schukostecker) an der Steckdose angeschlossen. Beim Schutzkontaktstecker spielt die Einsteckrichtung keine Rolle, da sich die Polarität bei Wechselspannung ständig ändert. Stecker und Steckdose haben jeweils 3 Pole, wie in Abbildung NE-10.2.2 zu erkennen ist. Die Stifte des Steckers passen in die Öffnungen der Steckdose und erlauben die Verbindung zu den sogenannten L- und N-Leitern, zwischen denen die gefährliche Wechselspannung von 230 V anliegt.

1) Kurzbeschreibung: Weiße Schutzkontakt-Steckdose (links) und schwarzer Netzstecker (rechts); rote Markierungen für die seitlichen Schutzkontakte.

2) Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus zwei Fotos. Links ist eine weiße Einbausteckdose mit Schutzkontakten zu sehen. Rechts ist ein schwarzer Netzstecker mit seitlichen Schutzkontaktstreifen zu sehen. Bei beiden Fotos sind die Schutzkontakte jeweils durch rote Markierungen hervorgehoben. — Abbildung NE-10.2.2: Schutzkontakt an einer Steckdose und Schukostecker

Den äußeren Schleifkontakt des Schukosteckers nennt man Schutzkontakt (in der Abbildung NE-10.2.2 rot markiert). Der Schutzkontakt verbindet sich beim Einstecken mit dem sogenannten PE-Leiter der Steckdose. „PE“ ist die Abkürzung für den englischen Begriff „protective earth“, der soviel wie Schutzerdung bedeutet. Beim Einstecken des Steckers wird das metallische Gehäuse des Netzgeräts also geerdet. Eine gefährliche Spannung auf dem Gehäuse wird dadurch ausgeschlossen.

ND109: Welche Verbindung stellt der Schutzkontakt in einem Schutzkontakt-Stecker (Schuko-Stecker) her?

Der Ausgang des Netzteils und die Verbindungsleitung zum Transceiver sind zweipolig ausgelegt, damit sich ein geschlossener Stromkreis ergeben kann. Das ist die Voraussetzung dafür, dass der Strom vom Netzgerät zum Transceiver, durch diesen hindurch und wieder zurück zum Netzgerät fließen kann.

1) Kurzbeschreibung: Blockschaltbild mit Signalfluss von links nach rechts: Stromquelle („~ 230 V“), Netzgerät („⎓ 13,8 V“), Sicherung, Transceiver, Antenne; Stromquelle mit „Hohe Spannung“ und Verbindung zwischen Netzgerät und Transceiver über die Sicherung mit „Kurzschluss- und Verpolungsgefahr“ beschriftet; zwischen Sicherung und Transceiver Beschriftung „Gleichstrom (I)“.

2) Ausführliche Beschreibung: Gezeigt ist ein Blockschaltbild aus mehreren mit zwei horizontalen Linien verbundenen Baugruppen. Ganz links befindet sich eine Stromquelle, dargestellt mit zwei Anschlusspunkten und der Beschriftung „~ 230 V“ sowie in grauer Kursivschrift „Hohe Spannung“. Nach rechts schließt sich ein Netzgerät („⎓ 13,8 V“) an. Dessen oberer Ausgang ist mit einem roten „+“ und der untere Ausgang mit einem schwarzen „–“ versehen. Vom oberen Ausgang geht eine rote Linie über eine rot eingezeichnete Sicherung zum oberen Eingang eines Transceivers (TRX). Die Linie enthält einen nach rechts zeigenden roten Pfeil und ist rot mit „Gleichstrom (I)“ beschriftet. Vom unteren Ausgang des Netzgerätes geht eine schwarze Linie direkt zum unteren Eingang des Transceivers. Der Transceiver ist mit Masse verbunden. Rechts vom Transceiver gibt es einen Ausgang, der zu einer Antenne führt. Zwischen Netzgerät und Transceiver steht in grauer Kursivschrift „Kurzschluss- und Verpolungsgefahr“. — Abbildung NE-10.2.3: Anschluss von Netzgerät und TRX

Die Ausgangsklemmen für die Gleichspannung sind farbig ausgeführt: Rot steht für Plus und schwarz für Minus. Beim Anschluss der Verbindungsleitung zum Transceiver ist diese Polung unbedingt zu beachten. Ansonsten kann es zum Kurzschluss oder im Extremfall sogar zur Zerstörung des Transceivers kommen. Erst wenn alle Leitungen angeschlossen sind und die Polung kontrolliert wurde, sollte das Netzgerät eingeschaltet werden.

ND104: Warum ist die Spannungsversorgungsleitung vom externen Netzteil zum Transceiver zweipolig ausgeführt?

ND103: Warum ist die Spannungsversorgungsleitung vom Gleichspannungsnetzteil zum Transceiver zweipolig ausgeführt?

ND105: Wie sind die Klemmen einer 13,8 V Gleichspannungsversorgung gekennzeichnet?

ND106: Worauf ist beim Anschluss eines Gleichspannungsnetzteils an einen Transceiver besonders zu achten?

ND107: Welche Folge kann eine Verpolung der Leitung vom Netzteil zum Transceiver nach sich ziehen?

Im Netzgerät und in der Verbindungsleitung zum Transceiver gibt es sogenannte Feinsicherungen. Diese können einen Fehlerfall (Kurzschluss oder Überlastung) erkennen und den Stromfluss unterbrechen. Häufig handelt es sich dabei um Schmelzsicherungen, in denen ein dünner Draht schmilzt, wenn zuviel Strom fließt. Dann ist der Stromkreis nicht mehr geschlossen und es kann kein Strom mehr fließen. Man spricht dann von einer durchgebrannten Sicherung oder in der Fachsprache auch von einer thermischen Abschaltung.

1) Kurzbeschreibung: Foto mit drei Feinsicherungen mit unterschiedlicher Auslösezeit in Verpackungen sowie zwei Sicherungshalter.

2) Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt drei Feinsicherungen mit unterschiedlicher Auslösezeit in Verpackungen, beschriftet mit „Träge“ (1,25 A), „Flink“ (6,3 A) und „Mittelträge“ (400 mA). Darunter sind zwei Sicherungshalter gezeigt. Links ist ein zerlegter Sicherungshalter mit Schraubgewinde zu sehen, in dem eine Feinsicherung aus Glas mit Metallkappen an den Enden steckt. Rechts davon befindet sich ein Sicherungshalter mit zwei Klemmen, die eine Feinsicherung aus Glas enthalten. — Abbildung NE-10.2.4: Feinsicherungen

Vertiefung: Feinsicherungen sind 5 mm x 20 mm groß und in unterschiedlichen Ausführungen erhältlich. Sie unterscheiden sich nach Stromstärken und Auslösecharakteristiken. Träge Sicherungen werden immer dann eingesetzt, wenn der Einschaltstrom deutlich höher als der Nennstrom ist, z. B. in Netzgeräten. Die Auslösezeit der Sicherung hängt von der Stromstärke und der Dauer des Stromflusses ab. In Tabelle NE-10.2.5 sind übliche Werte für die Auslösezeit zusammengestellt. Genauere Angaben geben die Hersteller über Kennlinien in ihren Datenblättern an.

Nachdem eine Schmelzsicherung ausgelöst hat und man die Ursache erkannt und behoben hat, muss man sie austauschen. Defekte Sicherungen dürfen aber nur durch gleichartige ersetzt werden! Dabei ist sowohl auf Stromstärke als auch die sogenannte Auslösecharakteristik zu achten, die angibt, wie schnell eine Sicherung auslöst (flink, mittelträge, träge).

Tabelle NE-10.2.5: Kenngrößen von Feinsicherungen, Abschaltzeit bei zehnfachem Nennstrom
Auslösecharakteristik	Kennzeichen	Abschaltzeit
flink	F	max. 30 ms
mittelträge	MT	max. 90 ms
träge	T	max. 300 ms

ACHTUNG: Die manchmal praktizierte Überbrückung einer defekten Sicherung, z. B. mit Alufolie, ist unzulässig und sehr gefährlich. Es besteht die Gefahr von Bränden!

Hochwertige Netzgeräte besitzen oft auch eine elektronische Begrenzung von Strömen. Im Kurzschlussfall sorgt diese dafür, dass die Stromstärke begrenzt wird. Dies nennt sich Kurzschlussstrombegrenzung. Nachdem der Fehler beseitigt ist, muss keine Sicherung ausgetauscht werden.

ND108: Welche Sicherheitseinrichtungen werden in hochwertigen Gleichspannungsnetzgeräten vorgehalten?

NK305: Feinsicherungen in den Versorgungszuleitungen elektrischer Geräte dienen dem Schutz des jeweiligen Gerätes oder Stromkreises bei Kurzschlüssen. Beim Ersatz einer durchgebrannten Sicherung ...

Weiter zum nächsten Abschnitt: Batterien und Akkus