Labornetzgeräte parallel oder in Reihe schalten: Grenzen und Schutz beachten

→ Produktkategorie: Stromversorgung

 

Ein Labornetzgerät liefert maximal:

24 V / 6 A

Für einen Prüfaufbau werden jedoch:

48 V

oder alternativ:

12 A bei 24 V

benötigt.

Naheliegend ist deshalb, zwei Netzteilausgänge miteinander zu kombinieren. Grundsätzlich sind dafür zwei unterschiedliche Schaltungen möglich:

• Reihenschaltung: Die Ausgangsspannungen addieren sich.
• Parallelschaltung: Die verfügbaren Ausgangsströme können sich addieren.

Elektrisch funktioniert das jedoch nur, wenn das konkrete Netzgerät für die jeweilige Betriebsart geeignet ist. Besonders bei der Parallelschaltung können bereits kleine Unterschiede der Ausgangsspannung zu einer stark ungleichen Stromaufteilung oder sogar zu Rückströmen zwischen den Netzteilen führen.

Zwei beliebige Labornetzgeräte dürfen deshalb nicht allein deshalb in Reihe oder parallel verbunden werden, weil Spannung und Strom auf dem Typenschild ähnlich aussehen. Herstellerfreigabe, galvanische Trennung, zulässige Spannung gegen Erde, Rückspeisefestigkeit und das Verhalten der Strombegrenzung müssen zur geplanten Schaltung passen.

Ein passendes Beispiel aus dem ICS-Portfolio ist der Gleichspannungsregler 2225.2. Das Gerät besitzt zwei regelbare Ausgänge mit jeweils 0 … 24 V DC und 0 … 6 A. Die Ausgänge sind ausdrücklich für Reihen- und Parallelschaltung vorgesehen. Weitere Geräte finden Sie unter Netzgeräte / Laborstromversorgung sowie unter Stromversorgung bei ICS Schneider.

Reihen- und Parallelschaltung unterscheiden

Die beiden Schaltungsarten verfolgen unterschiedliche Ziele.

Schaltung	Was erhöht sich?	Was bleibt begrenzt?
Reihenschaltung	Ausgangsspannung	Strom durch den schwächsten Ausgang
Parallelschaltung	verfügbarer Ausgangsstrom	Ausgangsspannung bleibt gleich

Reihenschaltung

Bei zwei geeigneten Ausgängen gilt vereinfacht:

Uges = U1 + U2

Beispiel:

24 V + 24 V = 48 V

Parallelschaltung

Bei zwei dafür freigegebenen Ausgängen kann näherungsweise gelten:

Iges = I1 + I2

Beispiel:

6 A + 6 A = bis zu 12 A

Der entscheidende Unterschied liegt darin, dass eine Reihenschaltung elektrisch vergleichsweise eindeutig ist, während bei einer Parallelschaltung beide Spannungsquellen unmittelbar auf denselben Ausgangsknoten arbeiten.

Netzgeräte in Reihe schalten

Für eine Reihenschaltung wird der Pluspol eines Ausgangs mit dem Minuspol des zweiten Ausgangs verbunden.

Der Verbraucher liegt anschließend über den beiden verbleibenden freien Anschlüssen.

Vereinfacht:

− Ausgang 1 / + Ausgang 1 → − Ausgang 2 / + Ausgang 2

Die Verbindung zwischen:

+ Ausgang 1 ↔ − Ausgang 2

bildet den Mittelpunkt der Reihenschaltung.

Beispiel

Beide Netzteilausgänge sind auf:

24 V

eingestellt.

Zwischen den beiden äußeren Anschlüssen werden dann:

48 V

gemessen.

Voraussetzung

Die Ausgänge müssen für den Serienbetrieb vorgesehen sein und dürfen nicht intern so mit Schutzleiter oder Gehäuse verbunden sein, dass die Reihenschaltung einen Kurzschluss erzeugt.

Gerade bei mehreren separaten Netzgeräten muss deshalb vor dem Zusammenschalten geklärt werden, ob die DC-Ausgänge:

galvanisch getrennt und erdfrei

sind.

Warum sich der Strom in Reihe nicht addiert

Ein häufiger Denkfehler lautet:

2 × 24 V / 6 A → 48 V / 12 A

Das ist bei einer Reihenschaltung falsch.

Durch alle Komponenten einer Reihenschaltung fließt derselbe Strom.

Bei zwei Ausgängen mit jeweils maximal 6 A

steht deshalb beispielsweise zur Verfügung:

48 V / maximal 6 A

und nicht:

48 V / 12 A

Die maximal nutzbare Leistung kann sich dennoch erhöhen:

24 V · 6 A = 144 W je Ausgang

und damit:

48 V · 6 A = 288 W gesamt

sofern beide Ausgänge für diesen Betrieb zugelassen sind.

Ausgang gegen Erde und Gehäusepotential beachten

Bei der Reihenschaltung steigt nicht nur die Spannung am Verbraucher.

Auch das elektrische Potential einzelner Ausgangsklemmen gegenüber:

PE / Gehäuse / Erde

kann steigen.

Beispiel

Bei zwei 24-V-Ausgängen in Reihe kann der obere Ausgang beispielsweise zwischen:

+24 V und +48 V gegen den unteren Bezugspunkt

liegen.

Für das Netzgerät ist deshalb nicht nur die maximale Ausgangsspannung des einzelnen Kanals relevant.

Zu prüfen ist auch:

• zulässige Spannung Ausgang gegen Erde,
• Isolationsspannung zwischen den Ausgängen,
• zulässige Spannung gegen Gehäuse,
• zulässige Gesamtspannung der Reihenschaltung.

Ein Ausgang mit 30 V Nennspannung ist nicht automatisch dafür geeignet, innerhalb eines großen Serienverbundes mehrere hundert Volt über Erdpotential betrieben zu werden.

Netzgeräte parallel schalten

Bei der Parallelschaltung werden:

Plus mit Plus

und:

Minus mit Minus

verbunden.

Die Ausgangsspannung bleibt dabei grundsätzlich gleich.

Das Ziel besteht darin, dass beide Quellen gemeinsam den Laststrom liefern.

Beispiel

Zwei dafür freigegebene Ausgänge mit jeweils:

24 V / 6 A

können bei geeigneter Stromaufteilung zusammen eine Last versorgen, deren Strom über den 6 A eines einzelnen Kanals liegt.

Idealisiert:

24 V / bis zu 12 A

Das funktioniert jedoch nur bei kontrollierter Lastaufteilung

Parallelschaltung bedeutet nicht automatisch:

50 % Strom aus Netzteil 1 + 50 % aus Netzteil 2

.

Schon kleine Unterschiede der Ausgangsspannung können dazu führen, dass ein Netzgerät einen deutlich größeren Anteil übernimmt.

Warum die Stromaufteilung kritisch ist

Angenommen, Netzteil A liefert:

24,05 V

und Netzteil B:

23,95 V

.

Werden beide Ausgänge direkt parallel geschaltet, versucht zunächst überwiegend das Gerät mit der höheren Ausgangsspannung, die Last zu versorgen.

Netzteil A kann dadurch bereits seine Strombegrenzung erreichen, obwohl Netzteil B noch deutlich weniger Strom liefert.

Eine ideale Stromaufteilung erfordert daher je nach Gerät

• abgeglichene Ausgangsspannungen,
• geeignete Ausgangskennlinie,
• Herstellerfreigabe für Parallelbetrieb,
• gegebenenfalls aktive Stromaufteilung.

Zwei beliebige Konstantspannungsquellen sollten deshalb nicht direkt parallel verbunden werden.

Strombegrenzung und CV-/CC-Betrieb

Ein geregeltes Labornetzgerät arbeitet typischerweise in zwei Betriebsarten:

CV = Constant Voltage

und:

CC = Constant Current

Im CV-Betrieb

hält das Netzgerät die eingestellte Spannung konstant, solange die Last nicht mehr als den eingestellten beziehungsweise maximal verfügbaren Strom verlangt.

Im CC-Betrieb

wird der Strom begrenzt und die Ausgangsspannung sinkt entsprechend ab.

Bei zwei parallel geschalteten Netzgeräten

kann beispielsweise zunächst Netzteil A einen größeren Strom übernehmen.

Erreicht es seine Stromgrenze, wechselt es in den CC-Betrieb.

Erst dann kann das zweite Netzteil einen größeren Anteil übernehmen.

Das Ergebnis kann zwar funktional sein, muss aber nicht einer sauberen und stabilen Stromaufteilung entsprechen.

Deshalb ist entscheidend, welches Parallelbetriebsverfahren der Hersteller für das konkrete Gerät vorsieht.

Master-Slave und aktive Stromaufteilung

Leistungsfähigere programmierbare Netzgeräte besitzen häufig spezielle Funktionen für den Parallelbetrieb.

Master-Slave-Prinzip

Ein Gerät übernimmt die Führungsfunktion:

Master

Die weiteren Geräte folgen dessen Sollwert:

Slave

Dadurch können mehrere Geräte synchron eingestellt werden.

Aktives Current Sharing

Bei einer aktiven Stromaufteilung tauschen die Geräte zusätzliche Regelinformationen aus.

Dadurch wird der Gesamtstrom möglichst gleichmäßig auf die beteiligten Quellen verteilt.

Das ist besonders bei:

• hohen Leistungen,
• dauerhaftem Parallelbetrieb,
• dynamischen Lasten

vorteilhaft.

Eine solche Funktion darf jedoch nur verwendet werden, wenn sie für das konkrete Netzgerät ausdrücklich vorgesehen ist. Nicht jedes parallel schaltbare Labornetzgerät besitzt eine aktive Master-Slave-Regelung.

Leitungswiderstände symmetrisch auslegen

Auch die Verdrahtung beeinflusst die Stromaufteilung.

Ein Leiter besitzt den Widerstand:

R = ρ · l / A

Damit entsteht bei Stromfluss ein Spannungsabfall:

ΔU = I · R

Bei einem Parallelverbund

sollten beide Netzgeräte möglichst vergleichbare elektrische Wege zur Last besitzen.

Ungünstig wäre:

Netzteil A	Netzteil B
0,5 m Leitung	3 m Leitung
4 mm²	1,5 mm²

Der unterschiedliche Leitungswiderstand verändert die Spannung am gemeinsamen Lastpunkt und damit die Stromverteilung.

Besser

• gleiche Leitungslänge,
• gleicher Leiterquerschnitt,
• gemeinsamer definierter Verteilungspunkt.

Bei hohen Strömen kann eine sternförmige Verbindung an einer ausreichend dimensionierten Sammelschiene sinnvoll sein.

Remote Sense richtig verwenden

Programmierbare Netzgeräte besitzen teilweise separate Sense-Anschlüsse.

Damit misst das Netzgerät die tatsächliche Spannung direkt am Verbraucher und kompensiert den Spannungsabfall der Leistungsleitung.

Im Einzelbetrieb

ist diese Funktion sehr hilfreich.

Im Parallelbetrieb

können falsch angeschlossene Sense-Leitungen jedoch dazu führen, dass mehrere Regler gegeneinander arbeiten.

Deshalb gilt:

Bei parallel geschalteten Netzgeräten muss die Remote-Sense-Verdrahtung exakt nach Herstellerangabe erfolgen.

Ist kein gemeinsamer Parallelbetrieb mit Remote Sense vorgesehen, sollte keine eigene Regelstruktur improvisiert werden.

Rückspeisung in Netzgeräte vermeiden

Viele klassische Labornetzgeräte sind:

Quellen

Sie können Strom liefern.

Sie sind jedoch nicht automatisch:

elektronische Lasten

und können daher nicht beliebig Strom aufnehmen.

Problematisch wird das beispielsweise

wenn ein zweites Netzgerät versucht, Strom in den Ausgang eines abgeschalteten oder niedriger eingestellten Gerätes zu treiben.

Auch ein Prüfling selbst kann Energie zurückspeisen.

Die Folge können sein:

• unzulässige Rückspannung am Ausgang,
• Schäden an Ausgangskondensatoren,
• Beschädigung der Leistungsstufe,
• unkontrolliertes Regelverhalten.

Vor Serien- oder Parallelbetrieb deshalb prüfen

welche:

• maximale externe Ausgangsspannung,
• zulässige Rückstromstärke,
• Reverse-Voltage- beziehungsweise Reverse-Current-Schutzfunktion

der Hersteller angibt.

Induktive Lasten und Motoren berücksichtigen

Bei induktiven Lasten ist Rückspeisung besonders relevant.

Dazu gehören beispielsweise:

• Motoren,
• Magnetventile,
• Relais,
• Spulen.

In einer Induktivität ist Energie gespeichert:

E = 1/2 · L · I²

Wird der Strom plötzlich unterbrochen, versucht die Induktivität den Stromfluss aufrechtzuerhalten.

Dadurch können

• Spannungsspitzen,
• negative Ausgangsspannungen,
• Rückströme

entstehen.

Je nach Anwendung können deshalb geeignete Schutzbeschaltungen erforderlich sein, beispielsweise Freilauf- oder Überspannungsschutz.

Diese müssen jedoch zur Last und zum Netzgerät passen.

Batterien und aktive Lasten besonders bewerten

Eine Batterie verhält sich grundlegend anders als ein rein passiver Widerstand.

Sie besitzt selbst eine elektrische Spannung.

Wird eine Batterie an einen Netzgeräteverbund angeschlossen, kann sie deshalb auch dann Strom liefern, wenn die Netzgeräte:

• ausgeschaltet,
• zu niedrig eingestellt,
• vom Netz getrennt

sind.

Dasselbe gilt für aktive Prüflinge

beispielsweise:

• Motorumrichter,
• DC-Zwischenkreise,
• andere Netzgeräte,
• generatorisch arbeitende Antriebe.

Bei solchen Anwendungen muss ausdrücklich geprüft werden, ob das Netzgerät Energie aufnehmen kann oder zusätzliche Entkopplungsmaßnahmen erforderlich sind.

Ein- und Ausschaltreihenfolge beachten

Bei mehreren gekoppelten Netzgeräten können während des Ein- und Ausschaltens kurzzeitig unterschiedliche Zustände entstehen.

Beispiel

In einer Reihenschaltung ist Ausgang A bereits aktiv, Ausgang B jedoch noch ausgeschaltet.

Je nach Last kann dadurch eine externe Spannung am Ausgang des ausgeschalteten Gerätes auftreten.

Im Parallelbetrieb

kann ein Gerät bereits:

24 V

liefern, während das zweite noch bei:

0 V

liegt.

Ohne geeignete interne Schutzfunktion kann dadurch Strom in das zweite Gerät fließen.

Deshalb sind auch Start-, Stopp- und Fehlerzustände Bestandteil der Beurteilung und nicht nur der eingeschwungene Normalbetrieb.

Erdfreie Ausgänge nicht ungewollt erden

Viele Labornetzgeräte besitzen einen erdfreien Ausgang.

Dieser kann bei Bedarf an einem Punkt bewusst mit Schutzleiter verbunden werden.

Bei mehreren Netzgeräten muss jedoch geprüft werden

ob bereits über:

• Messgerät,
• Oszilloskop,
• USB-Verbindung,
• Prüfling,
• Schirmung

eine Verbindung zu Erde besteht.

Typischer Fehler

Zwei Netzgeräte werden in Reihe geschaltet.

Gleichzeitig verbindet ein geerdetes Oszilloskop einen eigentlich potentialfreien Mittelpunkt mit PE.

Dadurch kann:

• die Reihenschaltung verändert,
• ein Ausgang kurzgeschlossen,
• ein unerwarteter Strompfad erzeugt

werden.

Vor dem Anschluss zusätzlicher Messgeräte sollte deshalb immer die komplette Potentialführung betrachtet werden.

Parallelbetrieb ist keine Redundanz

Zwei parallel geschaltete Netzteile ergeben nicht automatisch eine redundante Versorgung.

Bei einer Leistungserhöhung

kann beispielsweise gelten:

Netzteil A 6 A + Netzteil B 6 A → Last 10 A

Fällt eines der Geräte aus, kann das verbleibende 6-A-Netzteil die Last nicht mehr versorgen.

Für echte Redundanz

muss dagegen jedes verbleibende Versorgungssystem die erforderliche Last nach dem angenommenen Fehler weiterhin tragen können.

Dazu kommen typischerweise:

• Entkopplung,
• separate Absicherung,
• Ausfallmeldung,
• ausreichende Leistungsreserve.

Parallelbetrieb zur Leistungserhöhung und redundante Stromversorgung sind deshalb zwei unterschiedliche Aufgaben.

Praxisbeispiel: 48 V aus zwei 24-V-Ausgängen

Verwendet wird ein Labornetzgerät mit zwei dafür freigegebenen Ausgängen:

2 × 0 … 24 V / 0 … 6 A

Ziel

Ein Prüfling benötigt:

48 V / 4 A

Vorgehen

1. Beide Ausgänge zunächst auf 0 V einstellen.
2. Ausgänge deaktivieren beziehungsweise Netzgerät ausschalten.
3. Plus von Ausgang 1 mit Minus von Ausgang 2 verbinden.
4. Prüfling an die beiden verbleibenden äußeren Anschlüsse anschließen.
5. Beide Ausgänge jeweils auf 24 V einstellen.
6. Strombegrenzung passend zum Prüfling konfigurieren.
7. Gesamtspannung vor dem Anschluss beziehungsweise Einschalten des Prüflings kontrollieren.

Ergebnis

Am Prüfling stehen:

48 V

zur Verfügung.

Der Laststrom beträgt:

4 A

und fließt durch beide Ausgänge gleichermaßen.

Die maximal möglichen 6 A des einzelnen Ausgangs dürfen durch die Reihenschaltung nicht überschritten werden.

Praxisbeispiel: höheren Strom bereitstellen

Zwei dafür freigegebene Ausgänge besitzen jeweils:

0 … 24 V / 0 … 6 A

Eine Last benötigt:

24 V / 9 A

Vor dem Zusammenschalten

werden beide Ausgänge auf denselben Spannungswert eingestellt.

Anschließend werden entsprechend der Herstellervorgabe:

Plus ↔ Plus

und:

Minus ↔ Minus

verbunden.

Beide Leitungswege zur Last werden vergleichbar ausgeführt.

Unter Last

wird kontrolliert:

• Gesamtstrom,
• Strom jedes Ausgangs,
• CV-/CC-Betriebszustand,
• Spannung direkt am Verbraucher,
• Temperatur der Leitungen und Anschlüsse.

Entscheidend ist nicht nur, dass die Last 9 A erhält, sondern dass keiner der beteiligten Ausgänge dauerhaft außerhalb seiner zulässigen Belastung betrieben wird.

Typische Fehlerbilder

Beobachtung	Mögliche Ursache	Sinnvolle Prüfung
Zwei 24-V-Netzteile in Reihe liefern keine 48 V	Ausgang intern geerdet oder Verbindung falsch	Potentialfreiheit und Verdrahtung prüfen
Ein Netzgerät liefert im Parallelbetrieb fast den gesamten Strom	Ausgangsspannungen unterschiedlich	Spannungsabgleich und Herstellerverfahren prüfen
Ein Netzgerät geht sofort in CC	ungleiche Lastaufteilung oder zu niedrige Stromgrenze	Strombegrenzungen und Leitungswiderstände prüfen
Ausgangsspannung wird nach dem Ausschalten nicht null	Rückspeisung von zweitem Netzgerät oder Prüfling	Rückstrompfad prüfen
Reihenschaltung funktioniert bis zum Anschluss des Oszilloskops	unerwartete Erdverbindung über Messgerät	PE-Bezug der Messgeräte prüfen
Parallele Netzgeräte regeln unruhig	Regelkreise arbeiten gegeneinander	Parallelfreigabe beziehungsweise Current-Sharing-Funktion prüfen
Spannung an der Last ist niedriger als am Netzgerät	Leitungsverlust	Leiterquerschnitt und Leitungslänge prüfen
Stromaufteilung verändert sich mit zunehmender Last	unterschiedliche Leitungswiderstände oder Kennlinien	symmetrische Verdrahtung herstellen
Netzgerät wird beim Betrieb eines Motors beschädigt	generatorische Rückspeisung oder Spannungsspitzen	Rückspeisefestigkeit und Schutzbeschaltung prüfen
Serienverbund überschreitet zulässige Isolation	zu hohe Spannung gegen Erde	zulässiges Ausgangspotential gegen PE prüfen

Sicherer Prüfablauf vor dem Zusammenschalten

1. Herstellerfreigabe prüfen: Ist Reihen- beziehungsweise Parallelbetrieb ausdrücklich zulässig?
2. Ausgangstrennung prüfen: Sind die erforderlichen Ausgänge galvanisch getrennt beziehungsweise erdfrei?
3. Maximale Gesamtspannung prüfen: Zulässige Spannung gegen Erde und zwischen Ausgängen berücksichtigen.
4. Rückspeisung bewerten: Kann ein Netzgerät oder der Prüfling Energie zurückliefern?
5. Strombegrenzung einstellen: Prüfling und Leitungen schützen.
6. Ausgänge zunächst deaktivieren: Verdrahtung spannungsfrei herstellen.
7. Polung kontrollieren: Besonders vor einer Parallelschaltung Plus und Minus eindeutig prüfen.
8. Spannungen einzeln messen: Sollwerte vor dem Zusammenschalten kontrollieren.
9. Leitungen dimensionieren: Strombelastbarkeit und Spannungsabfall berücksichtigen.
10. Bei Parallelbetrieb symmetrisch verdrahten: Vergleichbare Leitungswege verwenden.
11. Verbindung herstellen: Nur entsprechend der vorgesehenen Betriebsart.
12. Gesamtspannung ohne Last prüfen: Erwarteten Wert kontrollieren.
13. Last langsam erhöhen: Stromaufteilung und Betriebszustände beobachten.
14. Rückströme ausschließen: Besonders beim Ausschalten und bei aktiven Lasten.
15. Messgeräte berücksichtigen: Unbeabsichtigte Erdverbindungen vermeiden.
16. Fehlerzustände prüfen: Verhalten bei Abschaltung eines Ausgangs bewerten.

Passende Labornetzgeräte bei ICS Schneider

2225.2 Gleichspannungsregler – zwei kombinierbare Ausgänge

Der 2225.2 Gleichspannungsregler eignet sich besonders gut für das Thema dieses Beitrags.

Die technischen Eckdaten sind:

• 2 × 0 … 24 V DC,
• 2 × 0 … 6 A,
• 2 × 144 W Ausgangsleistung,
• galvanische Trennung Eingang/Ausgang,
• erdfreie Ausgänge,
• Reihen- und Parallelschaltung vorgesehen,
• CV-/CC-Regelung,
• kurzschlussfeste Ausführung,
• Temperaturüberwachung.

Reihenschaltung

Mit zwei entsprechend eingestellten 24-V-Ausgängen kann eine höhere Gesamtspannung erzeugt werden.

Der maximale Strom bleibt dabei durch den zulässigen Strom der einzelnen Ausgänge begrenzt.

Parallelschaltung

Die beiden Ausgänge können auch für einen höheren verfügbaren Laststrom parallel betrieben werden.

Dabei müssen Einstellung, Verdrahtung und Belastung entsprechend der Geräteauslegung erfolgen.

Weitere Labornetzgeräte

ICS Schneider bietet außerdem:

• Einfachquellen,
• Mehrfachquellen,
• Hochleistungs-Netzgeräte

für unterschiedliche Prüf-, Labor- und Entwicklungsaufgaben an.

Fazit

Durch Reihen- oder Parallelschaltung lassen sich die Einsatzmöglichkeiten geeigneter Labornetzgeräte deutlich erweitern.

In Reihe erhöht sich die Spannung

Die Ausgangsspannungen addieren sich, während der maximal verfügbare Strom durch den schwächsten beteiligten Ausgang begrenzt bleibt.

Parallel erhöht sich der verfügbare Strom

Die Spannung bleibt gleich. Die Quellen müssen jedoch ausdrücklich für Parallelbetrieb vorgesehen sein und ihre Lastströme kontrolliert aufteilen.

Galvanische Trennung ist besonders beim Serienbetrieb entscheidend

Zusätzlich muss die zulässige Spannung der Ausgänge gegenüber Erde beziehungsweise Gehäuse eingehalten werden.

Rückspeisung wird häufig unterschätzt

Ein Labornetzgerät kann in der Regel Strom liefern, aber nicht automatisch Strom aufnehmen. Andere Netzgeräte, Batterien, Motoren und aktive Prüflinge können deshalb kritische Rückströme erzeugen.

Master-Slave und Current Sharing verbessern den Parallelbetrieb

Solche Funktionen dürfen jedoch nur genutzt werden, wenn sie für das konkrete Gerät vorgesehen sind.

Für die Praxis gilt

Herstellerfreigabe prüfen → galvanische Trennung und Erdbezug kontrollieren → gewünschte Reihen- oder Parallelschaltung festlegen → Spannungs- und Stromgrenzen berechnen → Rückspeisung berücksichtigen → Strombegrenzungen einstellen → spannungsfrei verdrahten → Polung prüfen → bei Parallelbetrieb Leitungen symmetrisch ausführen → Gesamtspannung kontrollieren → Last schrittweise zuschalten → Stromaufteilung und CV-/CC-Zustand überwachen → Verhalten beim Ein- und Ausschalten prüfen.

FAQ: Labornetzgeräte in Reihe oder parallel schalten

Kann man zwei Labornetzgeräte in Reihe schalten?

Ja, wenn die Ausgänge für den Serienbetrieb geeignet und ausreichend galvanisch getrennt beziehungsweise erdfrei sind. Zusätzlich müssen die zulässigen Spannungen gegen Erde eingehalten werden.

Was passiert mit der Spannung bei einer Reihenschaltung?

Die Ausgangsspannungen addieren sich. Zwei Ausgänge mit jeweils 24 V können beispielsweise 48 V Gesamtspannung erzeugen.

Addiert sich bei einer Reihenschaltung auch der Strom?

Nein. Durch alle Geräte fließt derselbe Strom. Bei zwei Ausgängen mit jeweils maximal 6 A bleibt der maximale Strom grundsätzlich 6 A.

Kann ich zwei 30-V-Netzgeräte zu 60 V zusammenschalten?

Nur wenn beide Geräte für Serienbetrieb freigegeben sind und die zulässige Isolation beziehungsweise Spannung gegen Erde nicht überschritten wird.

Warum müssen die Ausgänge für eine Reihenschaltung erdfrei sein?

Ein fest mit PE verbundener Ausgang kann über die Schutzleiterverbindung einen unerwünschten Strompfad oder Kurzschluss erzeugen.

Kann man zwei Labornetzgeräte parallel schalten?

Nur wenn der Hersteller den Parallelbetrieb ausdrücklich zulässt. Zwei beliebige Spannungsquellen sollten nicht direkt parallel verbunden werden.

Was passiert bei einer Parallelschaltung mit der Spannung?

Die Ausgangsspannung bleibt grundsätzlich gleich.

Was passiert mit dem Strom?

Bei dafür geeigneten Geräten kann sich der verfügbare Ausgangsstrom erhöhen. Entscheidend ist jedoch eine kontrollierte Lastaufteilung.

Warum müssen die Spannungen beim Parallelbetrieb gleich eingestellt sein?

Bereits kleine Spannungsunterschiede können dazu führen, dass das Gerät mit der höheren Ausgangsspannung einen wesentlich größeren Teil des Laststroms übernimmt.

Kann Strom von einem Netzgerät in das andere fließen?

Ja. Bei ungeeigneter Parallelschaltung oder unterschiedlichen Ausgangsspannungen kann Rückstrom entstehen. Nicht jedes Netzgerät ist dafür ausgelegt.

Was bedeutet Rückspeisung?

Rückspeisung bedeutet, dass elektrische Energie in den Ausgang eines Netzgerätes zurückfließt, anstatt vom Netzgerät zur Last.

Kann ein ausgeschaltetes Netzgerät durch ein zweites Netzgerät Spannung am Ausgang haben?

Ja. Das ist bei ungeeigneten Parallel- oder Serienschaltungen möglich und muss bei der Auslegung berücksichtigt werden.

Was bedeutet CV?

CV steht für Constant Voltage beziehungsweise Konstantspannungsbetrieb. Das Netzgerät hält die eingestellte Ausgangsspannung konstant.

Was bedeutet CC?

CC steht für Constant Current beziehungsweise Konstantstrombetrieb. Das Netzgerät begrenzt den Ausgangsstrom und reduziert dafür bei Bedarf die Spannung.

Was passiert, wenn ein parallel geschaltetes Netzgerät in CC geht?

Dann begrenzt dieses Gerät seinen Strom. Das zweite Gerät kann abhängig von der Regelung einen größeren Anteil der Last übernehmen.

Was ist Master-Slave-Betrieb?

Ein Netzgerät gibt als Master den Sollwert vor, während weitere Geräte als Slaves diesem Sollwert folgen.

Was ist Current Sharing?

Current Sharing ist eine aktive Stromaufteilung zwischen parallel betriebenen Netzgeräten. Dadurch lässt sich der Laststrom gleichmäßiger auf mehrere Quellen verteilen.

Müssen beim Parallelbetrieb die Leitungen gleich lang sein?

Möglichst vergleichbare Leitungslängen und Querschnitte verbessern die Stromaufteilung, da unterschiedliche Leitungswiderstände sonst zusätzliche Spannungsunterschiede verursachen.

Was ist Remote Sense?

Remote Sense misst die Spannung direkt am Verbraucher und ermöglicht dem Netzgerät, den Spannungsabfall der Anschlussleitungen zu kompensieren.

Kann Remote Sense bei mehreren parallelen Netzgeräten verwendet werden?

Nur entsprechend der Herstellervorgabe. Falsch angeschlossene Sense-Leitungen können dazu führen, dass die Regler gegeneinander arbeiten.

Sind Batterien als Last kritisch?

Ja. Eine Batterie kann selbst Strom in das Netzgerät zurückspeisen. Deshalb muss ausdrücklich geprüft werden, ob das Netzgerät für diese Anwendung geeignet ist.

Warum sind Motoren problematisch?

Motoren können beim Abbremsen generatorisch arbeiten und Energie zum Netzgerät zurückspeisen.

Ist eine Parallelschaltung automatisch redundant?

Nein. Bei einer Parallelschaltung zur Leistungserhöhung kann der Ausfall eines Netzgerätes dazu führen, dass das verbleibende Gerät die Last nicht mehr tragen kann.

Kann ich ein Oszilloskop an einer Reihenschaltung verwenden?

Ja, aber der Erdbezug der Oszilloskopanschlüsse muss berücksichtigt werden. Ein geerdeter Tastkopf kann einen eigentlich potentialfreien Punkt mit PE verbinden und dadurch die Schaltung verändern.

Welches ICS-Netzgerät eignet sich für Reihen- und Parallelbetrieb?

Der Gleichspannungsregler 2225.2 besitzt zwei Ausgänge mit jeweils 0 … 24 V DC und 0 … 6 A und ist ausdrücklich für Reihen- und Parallelschaltung vorgesehen.

Welche Leistung bietet der 2225.2?

Das Gerät besitzt zwei Ausgänge mit jeweils 144 W Ausgangsleistung.

Wo finde ich weitere Labornetzgeräte?

Weitere Geräte finden Sie unter Netzgeräte / Laborstromversorgung bei ICS Schneider.