Strom- und Spannungsversorgung

Spannungsquellen

Netzgerät

  • Die für uns Funkamateuere wichtigste Spannungsquelle ist, neben Batterien, das Netzgerät. Es wird über das Stromnetz mit 230 Volt Wechselspannung versorgt und erzeut eine Gleichspannung von 13,8 Volt. Damit lassen sich Funkgeräte und Zubehör versorgen.
  • Wichtig ist, dass die Ausggangsspannung bei Last konstant bleibt.
ED301: Welche Eigenschaften sollten Gleichspannungsquellen aufweisen?

A: Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung eine hohe Spannungskonstanz haben.

B: Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung einen Wechselspannungsanteil haben.

C: Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung die Spannung erhöhen.

D: Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung eine niedrige Spannungskonstanz haben.

Elektrische Sicherheit

Bei Netzgeräten, besonders mit einem Metallgehäuse, ist ein normgerechter Anschluss an das Stromnetz wichtig. Der Schutzleiter (grün/gelb) hat dabei die Aufgabe im Fehlerfall die Spannung zur „Erde“ abzuleiten und damit die Haussicherung auszulösen, damit keine gefährliche Spannung am Metallgehäuse anliegt. Bei einer 3-adrigen Leitung sind die Adernkennfarben wie folgt festgelegt:

Aderfarben

  • Außenleiter (L) → braun
  • Neutralleiter (N) → blau
  • Schutzleiter (PE) → grün/gelb
EK205: Wählen Sie die normgerechten Adernkennfarben von 3-adrigen, isolierten Energieleitungen und -kabeln in der Reihenfolge: Schutzleiter, Außenleiter, Neutralleiter!

A: grau, schwarz, rot

B: grüngelb, braun, blau

C: braun, grüngelb, blau

D: grüngelb, blau, braun oder schwarz

Netzgerät

  • Netzgerät wandelt Wechselspannung von 230 V aus der Steckdose in kleinere Gleichspannung um
  • Im Amateurfunk wird häufig 13,8 V für Transceiver verwendet
ND101: Ein Mobilfunktransceiver ist an ein Netzgerät angeschlossen. Welche Aufgabe hat das Netzgerät?

A: Eine Internetverbindung zum Funkgerät herzustellen.

B: Erzeugung einer Wechselspannung aus einer Gleichspannung.

C: Erzeugung einer Gleichspannung aus dem 230 V Wechselspannungsnetz.

D: Die Stabilisierung der 230 V Wechselspannung.

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

A: ca. 230 V Gleichspannung

B: ca. 13,8 V Gleichspannung

C: ca. 13,8 V Wechselspannung

D: ca. 230 V Wechselspannung

Schutzkontakt

  • Beim Schutzkontaktstecker gibt es drei Pole
  • L- und N-Leiter durch Stifte
  • Dort liegt die 230 V-Spanung an
  • Schutzkontakt ist der dritte Pol
  • PE-Leiter durch äußere Schleifkontakte
ND109: Welche Verbindung stellt der Schutzkontakt in einem Schutzkontakt-Stecker (Schuko-Stecker) her?

A: Verbindung zum N-Leiter der Steckdose

B: Verbindung zum L-Leiter der Steckdose

C: Verbindung zwischen PE- und N-Leiter in der Steckdose

D: Verbindung zum PE-Leiter der Steckdose

Gleichspannungsausgang

Abbildung 135: Anschluss von Netzgerät und TRX
  • Ist zweipolig zum Transceiver
  • Klemmen sind in der Regel farbig
ND104: Warum ist die Spannungsversorgungsleitung vom externen Netzteil zum Transceiver zweipolig ausgeführt?

A: Damit der Stromkreis über den Transceiver geschlossen werden kann.

B: Der Transceiver nutzt eine Leitung, die andere Leitung dient zur Erdung.

C: Damit die Spannungsreduzierung nicht zu hoch wird.

D: Damit von beiden Polen des Netzteils der Strom zum Transceiver fließen kann.

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

A: Der Strom fließt in einem Leiter hin und im anderen Leiter wieder zurück.

B: Der Strom fließt aus beiden Leitern heraus und über die Erde zum Netzteil zurück.

C: Der Strom fließt in beide Leiter hinein und über die Erde zum Netzteil zurück.

D: Damit insgesamt mehr Strom fließen kann.

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

A: Pluspol blau, Minuspol rot

B: Pluspol rot, Minuspol schwarz

C: Pluspol braun, Minuspol grüngelb

D: Pluspol schwarz, Minuspol grüngelb

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

A: Korrekte Verbindung zur Antenne

B: Polungsrichtiger Anschluss des SWR-Meters

C: Richtige Polung des Schutzkontaktsteckers

D: Polungsrichtiger Anschluss der Stromversorgungsleitung zum Transceiver

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

A: Beschädigung des Funkgeräts

B: Ausfall der Backup-Batterie im Transceiver

C: Verzerrung des Sendesignals

D: Verzerrung des Empfangssignals

Feinsicherungen

Abbildung 143: Feinsicherungen

Feinsicherungen austauschen

  • Erst die Ursache beheben
  • Durch gleichartige ersetzen
  • Stromstärke und Auslösecharakteristik

Kenngrößen von Feinsicherungen

Auslösecharakteristik Kennzeichen Abschaltzeit bei zehnfachem Nennstrom
flink F max. 30 ms
mittelträge MT max. 90 ms
träge T max. 300 ms

Elektronische Begrenzung

  • In hochwertigen Netzgeräten
  • Im Kurzschlussfall wird die Stromstärke begrenzt
  • Kurzschlussstrombegrenzung
  • Kein Austausch von Sicherungen notwendig

Batterien und Akkus

  • Spannung durch Ladungstrennung in elektrochemischen Vorgängen
  • Beim Akku ist der Vorgang umkehrbar
  • Plus- oder Minuspol gekennzeichnet
NB201: Welches Bauteil wird durch das Schaltzeichen symbolisiert?

A: Kondensator

B: Widerstand

C: Diode

D: Batterie

NB203: Wie lauten die Bezeichnungen für die Anschlüsse 1 und 2 im Schaltsymbol?

A: 1 = Süd-Pol; 2 = Nord-Pol

B: 1 = Minus-Pol; 2 = Plus-Pol

C: 1 = Plus-Pol; 2 = Minus-Pol

D: 1 = Nord-Pol; 2 = Süd-Pol

Serienschaltung

  • Batterien lassen sich hintereinander schalten
  • Pluspol auf Minuspol der vorhergehenden Batterie
  • Die Gesamtspannung ist die Summe der Einzelspannungen
NB204: Folgende Schaltung besteht aus Spannungsquellen von je 1,5 V. Welche Spannung misst man zwischen den Kontakten, die mit „+“ und „-“ gekennzeichnet sind?

A: 9 V

B: 6 V

C: 1,5 V

D: 0,25 V

Kurzschluss

  • Vermeiden!
  • Bei Akkus Gefahr der Überhitzung
  • Brandgefahr
ND110: Was ist bei der Verwendung von Akkus und Batterien zu beachten?

A: Sie müssen paarweise verwendet werden.

B: Sie müssen mit einem Mindestentladestrom betrieben werden.

C: Sie sollen stets vollkommen entladen werden.

D: Ein Kurzschluss ist zu vermeiden.

Unsachgemäßer Umgang

  • In Akkus sind verschiedene chemische Technologien im Einsatz
  • Beim Aufladen angepasste Ladegeräte verwenden
  • Gefahr von Überhitzung, Explosion oder Brand
  • Dadurch kann es zu Verbrennungen, Verätzungen und Vergiftungen kommen
NK306: Welche Gefahren drohen dem Anwender bei unsachgemäßem Umgang mit wiederaufladbaren Batterien?

A: Verätzungen, Spannungsschwankungen, Ruhestromanstieg

B: Überstrom, Unterspannung, Leistungsreduzierung

C: Anstieg des Innenwiderstands, Spannungsschwankungen, Leistungsreduzierung

D: Verbrennungen, Verätzungen, Vergiftungen

Gleichrichter I

Gleichrichter

  • Um die Wechselspannung zu einer Gleichspannung zu wandeln, benötigen wir einen Gleichrichter.
  • Die einfachste Möglichkeit ist die Gleichrichtung mit einer Diode, denn eine Diode leitet den Strom nur in eine Richtung.
  • Damit „schneiden“ wir von der Wechselspannung die negative Halbwelle ab.
  • Weitere Bauelemente sind notwendig um aus den positiven Halbwellen eine stabile Gleichspannung zu machen, diese lernen wir im Klasse A Kurs kennen.
ED304: Welchen Verlauf hat die Spannung $U$?
A:
B:
C:
D:

Schaltnetzteil I

  • Das im vorigen Kapitel vorgestellte Netzteil hat den Nachteil eines hohen Gewichts durch den Transformator und einen schlechten Wirkungsgrad aufgrund von Verlusten bei der Konstanthaltung der Ausgangsspannung.
  • Schaltnetzteile bringen die Eingangsspannung auf eine höhere Frequenz, wodurch kleinere Transformatoren eingesetzt werden können und bieten effizientere Wege die Ausgangsspannung konstant zu halten.

Details auch hier im Klasse A Kurs, wir konzentrieren uns auf die positiven Eigenschaften:

  • Hoher Wirkungsgrad
  • Geringes Gewicht
  • Geringes Volumen
ED302: Welche Eigenschaften hat ein Schaltnetzteil?

A: Hoher Wirkungsgrad, geringes Gewicht, geringes Volumen.

B: Hoher Wirkungsgrad, geringes Gewicht, großes Volumen.

C: Hoher Wirkungsgrad, hohes Gewicht, geringes Volumen.

D: Niedriger Wirkungsgrad, geringes Gewicht, geringes Volumen.

Aber: Wo Licht ist, ist auch Schatten.

  • Durch die hohen Frequenzen kann es zu hochfrequenten Störungen kommen, die besonders im Kurzwellenbereich stören.
  • Bei für den Amateurfunk konzipierten Netzgeräten ist das inzwischen kein Problem mehr, bei Netzgeräten in der Unterhaltungselektronik schon.
ED303: Welches ist der Hauptnachteil eines Schaltnetzteils ?

A: Ein Schaltnetzteil hat hohe Verluste.

B: Ein Schaltnetzteil hat einen niedrigen Wirkungsgrad.

C: Ein Schaltnetzteil kann keine so hohen Ströme abgeben.

D: Ein Schaltnetzteil kann hochfrequente Störungen erzeugen.

Sicherungen

  • Im Netzgerät und/oder in der Verbindungsleitung zum Transceiver gibt es sogenannte Feinsicherungen
  • Diese unterbrechen im Fehlerfall (Kurzschluss oder Überlastung) den Stromfluss
  • Nachdem eine Feinsicherung ausgelöst hat und man die Ursache behoben hat, muss man sie austauschen.
  • Defekte Sicherungen dürfen nur durch gleichartige ersetzt werden!
  • Dabei ist sowohl auf Stromstärke als auch die Auslösecharakteristik zu achten, die angibt, wie schnell eine Sicherung auslöst (flink, mittelträge, träge).
Auslösecharakteristik Kennzeichen Abschaltzeit bei zehnfachem Nennstrom
flink F max. 30 ms
mittelträge MT max. 90 ms
träge T max. 300 ms
EK204: Sie haben in ihren Kurzwellensender soeben einen Kurzschluss im Netzteil erfolgreich repariert. Durch den Fehler wurde auch die Feinsicherung für die Stromversorgung mit der Aufschrift 20 A „Flink“ zerstört. Beim Austausch dieser Sicherung ...

A: darf bei gleichem Stromwert auch eine Sicherung mit Auslösecharakteristik „Mittelträge“ oder „Träge“ eingesetzt werden.

B: kann ersatzweise auch eine Drahtbrücke aus dünnem Kupferdraht eingesetzt werden.

C: darf der Stromwert auch größer als 20 A sein, es muß jedoch eine Sicherung mit Auslösecharakteristik „Flink“ eingesetzt werden.

D: sollte eine Sicherung gleichen Stromwertes und gleicher Auslösecharakteristik eingesetzt werden.

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