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Labornetzgeräte im Vergleich

Labornetzgerät was ist zu beachten

Labornetzgeräte wandeln Wechselspannung in eine stabilisierte Gleichspannung um und erfüllen damit im Grunde genommen die gleiche Funktion wie ein normales Netzteil. Während ein konventionelles Netzteil den Wechselstrom aber lediglich für den jeweils dazugehörigen Verbraucher umwandeln kann, kann mithilfe von Labornetzgeräten sowohl Ausgangsspannung als auch Ausgangsstrom für verschiedene Verbraucher stufenlos angepasst werden. Hochwertige Labornetzgeräte sind nicht nur präzise AC/DC-Stromquellen, sondern auch leistungsstarke Analysegeräte mit umfassenden Funktionen zur Prüfung und Analyse der Stromversorgung.

Labornetzgeräte im Vergleich

Minimale Amperezahl
1
Ausgewählt: 3
10
Minimale Voltzahl
10
Ausgewählt: 30
120
Kurzschlussschutz
USB Anschluss
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Unsere Empfehlung
Labornetzgerät 0-30V / 0-10A
Labornetzgerät 0-30V / 0-10A
Strom kann ohne Kurzschluss eingestellt werden, drei Anzeigen sorgen direkt für den richtigen Blick. Was ist eingestellt und was wird genutzt. 30 Volt bei maximal 10 Ampere bringen eine maximale Leistung von 300 Watt.
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Kiprim Labornetzteil
Kiprim Labornetzteil
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  • Überhitzungsschutz für mehr Sicherheit
  • Kurzschlussschutz für mehr Sicherheit
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Labornetzteil (0-120V,0-3A)
Labornetzteil (0-120V,0-3A)
Die vierstellige Anzeige für den Amperebereich sorgt für genaueste Einstellmöglichkeiten. Die Ausgangswattzahl wird zudem immer mit angezeigt. Der USB Anschluss sorgt zusätzlich noch für eine Lademöglichkeit von USB Geräten (Schnellladen)
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  • Display mit vierstelliger Anzeige
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Labornetzteil (0-30V,0-10A)
Labornetzteil (0-30V,0-10A)
30V und 10 Ampere bringen zusammen um die 300 Watt maximale Ausgangsleistung. Hier kann viel mit gemacht werden und ein großes Spektrum an Tätigkeitsbereichen wird abgedeckt.
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Labornetzteil (0-30V,0-5A)
Labornetzteil (0-30V,0-5A)
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Labornetzteil (0-60V,0-5A)
Labornetzteil (0-60V,0-5A)
Dieses Labornetzteil bietet bis zu 60 Volt Spannung bei maximal 5 Ampere (insgesamt 300 Watt), einstellbar in 0,001 Ampere Schritten. Zusätzlich kann ein USB Gerät mit geladen werden.
Vorteile
Eigenschaften
  • 300 Watt einstellbar im Bereich von 60 Watt und maximal 5 Ampere bieten ein breites Spektrum an
  • USB Schnellladestation integriert
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Anwendungsbereiche von Labornetzgeräten

Labornetzgeräte kommen entsprechend zur Anwendung, um einzelne Verbraucher wie Bauteile oder Schaltungen mit definierten Spannungen und definierten Strömen zu versorgen. Sie werden beispielsweise im Service-, Bau- und Forschungsbereich bei der Reparatur elektronischer Geräte, bei der Montage und Kalibrierung von elektronischen Bauteilen sowie Analyse von Prototypen eingesetzt. Sie ermöglichen, das Verhalten der zu testenden Systeme bei optimalen Betriebsparametern (Spannung, Strom) sowie unter außergewöhnlichen Bedingungen zu überprüfen, um spezifische Merkmale zu identifizieren und das Sicherheitsniveau zu bestimmen.

Da Labornetzgeräte stabile Ausgangsspannungen und -ströme an die angeschlossenen Verbraucher liefern, können sie daneben bei Stromschwankungen und Überlast die Spannung in sensiblen Bereichen wie in einem Labor stabilisieren und so teure und empfindliche Laborelektronik schützen.

Grundfunktionen von Labornetzgeräten

Bei jedem Labornetzgerät können jeweils die Ausgangsspannung sowie der Ausgangsstrom zwischen 0 und einem jeweils vom Gerät definierten Maximalwert stufenlos eingestellt werden. Ausgangsspannung und -strom werden dabei über eine analoge oder digitale Anzeige angezeigt. Labornetzgeräte werden zumeist anhand folgender Kriterien unterteilt:

- Einkanal- und Mehrkanalgeräte
- programmierbare und nicht-programmierbare Geräte
- Geräte mit linearer Regelung und Schaltnetzgeräte (= unterschiedliche Art der Stromumwandlung)

Ein- oder Mehrkanalgeräte

Die Anzahl der Ausgänge definiert die Anzahl der maximal gleichzeitig zu testbaren Verbraucher. Labornetzgeräte können entweder lediglich einen (einkanalig) oder mehrere Verbraucher (mehrkanalig) mit stabilisiertem Gleichstrom versorgen. Abhängig vom spezifischen Model bieten mehrkanalige Geräte üblicherweise Anschlüsse für zwei bis vier Empfänger. Bei Mehrkanalgeräten können zudem die Kanäle in aller Regel in Reihe bzw. parallel geschaltet werden, so dass mehr Spannung bzw. Strom an die Verbraucher abgegeben wird.

Beispiel: An zwei Ausgängen eines Labornetzgerätes können Ausgangsspannungen von 0 bis 15 Volt eingestellt werden. In Reihenschaltung können diese einen Verbraucher mit bis zu 2 x 15 Volt versorgen. Analoges gilt für die Ausgangsströme.

Programmierbare und nicht-programmierbare Labornetzgeräte

Daneben lassen sich Labornetzgeräte hinsichtlich ihrer Steuerungsmethode und Beeinflussung von Betriebsparametern unterscheiden. Bei nicht-programmierbaren Geräten lassen sich Ausgangsspannung und -strom lediglich vor Beginn der Arbeit einstellen. Sollen die Betriebsparameter modifiziert werden, muss der Nutzer eingreifen und selbst die Parameter anhand der eingebauten Drehknöpfe und Tasten anpassen.

Programmierbare Labornetzgeräte bieten dagegen die Möglichkeit, über PC und mitgelieferter Software Spannungs- und Stromverläufe individuell zu programmieren. Die Betriebsparameter können entsprechend im laufenden Betrieb unterbrechungsfrei modifiziert und so eine Reihe nicht-standardisierter Stromversorgungsparameter getestet werden. Dabei werden die Informationen aus den verschiedenen Sequenzen beispielsweise über USB- oder RS-232/RS-485-Schnittstellen weitergegeben und von der Software verarbeitet. In einigen programmierbaren Labornetzgeräten sind zudem WLAN-Module verbaut, die eine Fernsteuerung über mobile Geräte via WLAN ermöglichen. Sinnvoll sind diese Spezialgeräte vor allem bei der Testung von Prototypen unter normalen und außergewöhnlichen Bedingungen.

Stromumwandlung: Lineare Regelung und Schaltnetzgeräte

Labornetzgeräte unterscheiden sich hinsichtlich der Methode, mit der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird. Bei einer linearen Regelung, die im Grunde wie Trafotechnik aufgebaut ist, wird die sinusförmige Eingangsspannung am Eingang reduziert und in Abhängigkeit von den eingestellten Werten an die Ausgänge weitergegeben. Die Geräte sind in aller Regel größer und schwerer als Schaltnetzgeräte, die die Spannung sowohl am Eingang als auch am Ausgang Gleichrichtungsprozessen aussetzen. Zwischen diesen beiden Gleichrichtungsprozessen findet das Keyring statt.

Vor- und Nachteile der beiden Methoden der Stromumwandlung

Da die Ausgangsleistung bei Linearnetzgeräten vergleichsweise gering ist, kann die Strombegrenzung schnell ansprechen. Sie sind daher schneller. Schaltnetzgeräte haben dagegen den Vorteil, über einen besseren Wirkungsgrad zu verfügen. Sie erzeugen weniger Abwärme, sind kleiner und von einem geringeren Gewicht als ihre linearen Pendants mit analoger Leistung. Insbesondere Labornetzgeräte mit hoher Leistung werden daher als Schaltnetzteile angeboten. Nachteilig ist dagegen die im Vergleich zur linearen Regelung geringere Genauigkeit. Insbesondere im unteren Bereich kann die Ausgangsspannung unsauber ausgeregelt sein.

Linearnetzgeräte

  • größer und schwerer als Schaltnetzgeräte
  • sehr viel geringer Wirkungsgrad als Schaltnetzgeräte (etwa 50 Prozent)
  • erfordern zumeist größere Kühlkörper als Schaltnetzgeräte
  • einfachere Konstruktion als Schaltnetzgeräte
  • geringeres Rauschen und Welligkeit im Ausgang
  • geringere Leistung, Spannung und Stromstärke als Schaltnetzgeräte
  • kostengünstiger als äquivalente Schaltnetzgeräte

Schaltnetzgeräte

  • kompakter und leichter als lineare Geräte
  • besserer Wirkungsgrad (90 Prozent)
  • breiterer Bereich in Bezug auf Leistung, Spannung und Strom
  • hohes Rauschen und Welligkeit
  • führen oftmals zu instabilem Betrieb der Verbraucher
  • komplizierterer Aufbau (= höherer Preis)

Bei Labornetzteilen in den kleineren Leistungsklassen besteht in aller Regel die Wahl zwischen linear aufgebauten und Schaltnetzteilen. Leistungsstarke Labornetzgeräte sind dagegen üblicherweise als Schaltnetzteil aufgebaut.

Labornetzgeräte mit erweiterten Funktionen

Daneben können Labornetzgeräte über zusätzliche Funktionen verfügen. Zu diesen Funktionen, die vorrangig in Geräten der gehobeneren Preisklasse verbaut sind, gehören:

  • abschaltbarer Ausgang
  • einstellbare Grenzwerte für Ausgangsspannung, Strom und Leistung
  • Abschaltung bei Überschreitung der eingestellten Grenzwerte
  • Anzeige von Ist- und Soll-Werten
  • analoge Schnittstelle für Ist- und Soll-Werte

Viele der teureren Geräte haben zudem eine bessere Messgenauigkeit der Ist-Werte als einfache Geräte. Weitere bedeutende Kriterien für die Auswahl eines passenden Labornetzgerätes sind beispielsweise Kühlung und Verlustleistung.

Kühlung und Verlustleistung

Insbesondere bei linearen Geräten spielen Verlustleistung und Kühlung eine bedeutende Rolle. Gerätehersteller sparen gern genau an dieser Komponente, da eine hochwertige Kühlung preisintensiv ist. Passive Kühlungen sind geräuschlos, werden aber lediglich bei Geräten mit geringer Leistung eingesetzt. Eine lüftergestützte Kühlung kann dagegen schnell laut werden, insbesondere wenn die Hersteller bei diesem Bauteil gespart haben.

Aktive Kühlung

Bei einer aktiven Kühlung kühlt der von einem oder mehreren Kühlern produzierte Luftstrom die Hardware des Labornetzgerätes. Je schneller sich der Kühler dabei dreht, desto besser die Kühlung, in der Regel aber auch lauter. Daneben kann statt Luft Wasser als Kühlmittel zum Einsatz kommen, das wesentlich effizienter kühlt als Luft und den Lärmpegel deutlich reduziert.

Vorteile:

  • hohe Kühlleistung erlaubt höhere Leistung
  • kostengünstige Lösung

Nachteile:

  • hoher Verschleiß und begrenzte Lebensdauer
  • anfällig für Schocks und Vibrationen
  • Geräuschentwicklung (oft auch bei geringer Auslastung), die mit steigender Auslastung zunimmt

Passive Kühlung

Bei einer passiven Kühlung sind keine Lüfter, sondern Kühlkörper verbaut. Diese führen die anfallende Wärme über lamellenförmige Kühlrippen nach außen ab. 

Vorteile:

  • leise, da keine Geräuschemissionen
  • hohe Lebensdauer

Nachteile:

  • nur bei Labornetzgeräten mit vergleichsweise geringerer Leistung verbaut
  • Umgebung muss Abwärme tolerieren können (Wärmestau vermeiden)
  • teurer als aktive Kühlung

Leistungsstarke Labornetzgeräte erfordern – unabhängig davon, ob es sich um ein Linear- oder Schaltnetzgerät handelt – immer eine aktive Kühlung. Für diese muss für eine gute Liftzirkulation gesorgt werden. Zudem sollte auf eine möglichst leistungsstarke Kühlung mit möglichst ruhig laufenden Lüftern geachtet werden. Hier können Vergleichsseiten im Internet, die Leistung und Geräuschemissionen bei einzelnen Labornetzgeräten getestet haben bei der Auswahl behilflich sein. Ein weiteres Kriterium bei der Auswahl des Labornetzgerätes kann die jeweils verbaute Anzeige sein.

Anzeigen von Labornetzteilen

Die meisten Labornetzgeräte haben eine analoge oder digitale Anzeige für die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom, wobei sich mittlerweile digitale Anzeigen als Standard durchgesetzt haben. Üblicherweise werden folgende Displays verbaut:

  • unbeleuchtete oder beleuchtete Analoginstrumente
  • unbeleuchtete oder beleuchtete 7-Segment-LCD-Anzeige
  • üblicherweise beleuchtete LCD-Punkt-Matrix-Anzeigen
  • selbstleuchtende 7-Segment-LED-Anzeige
  • selbstleuchtende OLED-Anzeigen
  • selbstleuchtende VFD-Anzeigen

Beleuchtete und selbstleuchtende Displays sind in aller Regel besser ablesbar, insbesondere bei schlechter Beleuchtung oder ungünstigen Winkeln. Generell ist die Ablesbarkeit bei 7-Segment-LED-Anzeigen sehr gut. Da 7-Segment-Anzeigen lediglich Ziffern und beschränkt Buchstaben darstellen können, werden in Labornetzgeräten mit komplexen Einstellungen eher Punkt-Matrix-LCD-Anzeigen verbaut. Mit den VFD-Anzeigen, die sehr klare Zeichen ausgeben, lassen sich ebenfalls komplexe Menüs darstellen. Diese sind allerdings kostspielig und werden in aller Regel in höherpreisigen Geräten eingesetzt.

Wichtige Fragen, die bei der Auswahl eines Labornetzgerätes behilflich sein können

Die Auswahl für Labornetzteile ist riesig und auf dem Markt wird eine Vielzahl an Labornetzgeräten mit vielen unterschiedlichen einstellbaren Parametern angeboten. Neben großen Herstellern sind zudem eine Reihe von kleinen, spezialisierten Unternehmen am Markt. Um das Gerät mit den richtigen Parametern auswählen zu können, sollten zunächst die benötigten Spezifikationen identifiziert werden. Folgende Fragen können dabei behilflich sein.

Welcher Gleichspannungsbereich ist erforderlich?

Werden für das geplante Projekt 0 bis 5, 0 bis 12, 0 bis 30 oder gar 0 bis 60 Volt benötigt. In den meisten Fällen genügen 0 bis 15 Volt, insbesondere wenn es sich um ein Mehrkanalgerät handelt.

Ist Qualität und Stabilität für das zu testende System sowie die Wiederholbarkeit der Sequenz für das Projekt bedeutend?

In diesem Fall können programmierbare Labornetzgeräte mit linearer Regelung sinnvoll sein.

Ist die Sicherheit der zu testenden Systeme bedeutend?

Wenn ja, sollten nur Geräte mit Überlast-, Überspannungs- und Wärmeschutz in die engere Auswahl kommen. Auch wenn mit Kurzschlüssen gerechnet werden und das Labornetzgerät im Bereich seiner Grenzwerte betrieben werden soll, gehört ein Überlastschutz zu den Mindestparametern.

Welche PC-Schnittstellen sind erforderlich?

Bei komplexen Anwendungen und Testreihen kann ein Labornetzgerät sinnvoll sein, bei welchem reproduzierbare Betriebsparameter über einen Computer programmiert und gesteuert werden können. Moderne Labornetzgeräte verfügen oftmals über Schnittstellen zum PC zur Überwachung und Fernsteuerung. Verbaut sind unter anderem RS-232//RS-485- oder USB-Schnittstellen. Ist beispielsweise eine Steuerung per Microcontroller erwünscht, ist ein RS-232 Anschluss zu bevorzugen.

Sind mehrere Systeme mit unterschiedlichen Betriebsparametern gleichzeitig zu testen?

Soll immer lediglich ein System getestet werden, genügt ein Einkanalgerät. Sollen mehrere Systeme mit unterschiedlichen Betriebsparametern gleichzeitig betrieben werden, ist ein Mehrkanalgerät mit ausreichender Leistungsreserve erforderlich.

Wie lange und häufig soll das Labornetzgerät genutzt werden?

Bei Schaltnetzgeräten ist der Wirkungsgrad höher und die Leerlaufleistung geringer. Daher bieten sich diese bei häufiger und langer Nutzung an.

Ist auf eine geringe Restwelligkeit zu achten?

Sollen beispielsweise unempfindliche Verbraucher wie Motoren oder Glühbirnen über das Labornetzgerät betrieben oder getestet werden (zumeist im Hobbybereich), ist eine Restwelligkeit von einigen mV unproblematisch. In Prüflaboren oder bei Testungen von empfindlichen Prototypen oder Schaltungen ist eine möglichst glatte Gleichspannung dagegen zum Schutz der Verbraucher sehr wichtig (weniger als 5 mV bzw. 5 mA). Hier sollte entsprechend auf eine möglichst geringe Restwelligkeit geachtet werden.

Linear- oder Schaltnetzteil?

Da der Aufbau von Linearnetzgeräten einfach ist, sind diese reparaturfreundlich und weniger anfällig für Störungen. Schaltnetzgeräte haben einen höheren Wirkungsgrad und sind daher kompakter (geringere Größe und Gewicht). Es mag trivial erscheinen, aber Ausmaße und Gewicht können gerade bei wenig Platz eine kaufentscheidende Rolle spielen.

Wie hoch ist das Budget?

Schließlich ist das zur Verfügung stehende Budget ein wichtiges Kriterium. Für häufige Anwendungen sollte generell auf ein Markengerät zurückgegriffen werden, das mehr kostet, aber stabiler und langlebiger ist. Für viele Hobbyisten genügen auch einfache No Name-Geräte für ein geringeres Budget.

Welche Kühlung ist sinnvoll?

Wird das Gerät in lauter Umgebung betrieben, stören die Geräuschemissionen nicht. Muss die Arbeitsumgebung dagegen möglichst leise sein, ist eine Passivkühlung sinnvoll.

Fazit

Die Auswahl des passenden Labornetzgerätes hängt oftmals von sehr individuellen Anforderungen ab. Nachdem die erforderlichen Kriterien identifiziert worden sind, ist es sinnvoll, die zu diesen passenden Labornetzgeräte anhand von Tests, in deren Rahmen die gewünschten Parameter bei verschiedenen Geräten analysiert worden sind, miteinander zu vergleichen.

 

 

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Fragen und Antworten zu Labornetzgerät Vergleich Dezember 2022

Wie lässt sich die maximale Leistung bei Labornetzgeräten berechnen?

Diese lässt sich mit Leistung = Spannung (V) x Strom (A) bestimmen. Beispiel: 5 Ampere entsprechen bei einer Spannung von 30 Volt einer Leistung von etwa 150 Watt.


Was ist unter Regelverhalten zu verstehen?

Labornetzgeräte müssen in der Lage sein, Laständerungen sehr schnell auszuregeln. Einfache und qualitativ weniger gute Geräte benötigen hierzu vergleichsweise lang. Wichtig ist dieses Kriterium insbesondere, wenn empfindliche Verbraucher über das Gerät versorgt werden müssen.


Was ist mit Stabilität gemeint?

Mit Stabilität wird die Konstanz, mit der ein eingestellter Wert über längere Zeit gehalten wird, beschrieben. So sollten Labornetzgeräte auch bei Temperaturschwankungen eine möglichst stabile Ausgangsspannung bzw. einen geringen Temperaturkoeffizienten aufweisen.


Was bedeutet Impulsverhalten?

Mit dem Impulsverhalten wird angegeben, wie das Labornetzgerät bei springender Last reagiert. Ist mit plötzlichen Laständerungen zu rechnen, ist ein gutes Impulsverhalten wichtig.


Was ist Restwelligkeit?

Labornetzgeräte verwandeln sinusförmige Wechselspannung durch Gleichrichtung in Gleichspannung. Dabei entsteht eine Mischspannung aus Gleich- und Wechselspannung, da der Wechselstrom nicht vollständig geglättet werden kann. Der verbleibende Wechselspannungsanteil in dieser Mischspannung wird als Restwelligkeit bezeichnet.


Was leisten Labornetzgeräte mit Überlastschutz?

Labornetzgeräte mit Überlastschutz schützen empfindliche Laborelektronik bei unsicheren Stromverhältnissen und massiven Schwankungen. Insbesondere bei teurem Equipment sollte ein Gerät mit gutem Überlastschutz gewählt werden.


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Letzte Aktualisierung: 11/25/2022
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