Eine elektronische Last ist das Gegenstück zu einer Stromquelle, also eine Stromsenke. Sie ist ein Gerät, das ursprünglich als intelligenter Ersatz für einen konventionellen (ohmschen) Lastwiderstand eingesetzt wird. Eine elektronische Last bildet heute alle möglichen Arten von Verbrauchern nach.
Während man beim Belasten einer Spannungsquelle mit einem Festwiderstand immer nur einen bestimmten Laststrom mit einem einzelnen Widerstandswert einstellt, ist die Besonderheit der elektronischen Last, dass sie den Laststrom in einem definierten Bereich variieren kann. Sie regelt ihn elektronisch mittels Transistoren.
Sie findet in verschiedensten Einsatzgebieten Verwendung, vor allem zur Prüfung von Netz- und Steuergeräten, Batterien, Brennstoff- und Solarzellen, Generatoren, Transformatoren, Unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USVs), Bordnetzen und vielem mehr.
Außerdem besitzen elektronische Lasten von H&H einen beträchtlichen Funktionsumfang, was eine komfortable Nutzung gewährleistet. Mit Funktionen wie zum Beispiel MPP-Tracking, Entladefunktion oder Innenwiderstandsmessung vollziehen die Geräte komplexe Vorgänge zur Messung und Datenspeicherung automatisch.
Essentiell für automatisierte Teststände sind analoge und digitale Schnittstellen, die elektronische Lasten von Höcherl & Hackl zumeist in Standardausführung mitbringen.
Elektronische DC-Lasten von H&H finden in den Branchen Automotive, Luft- und Raumfahrt, Bahn, Erneuerbare Energien, F&E, Medizin und Militär Anwendung. Gleichstromlasten benutzt man zur Prüfung folgender Komponenten:
Netzgeräte, Laborstromversorgungen
Statische oder dynamische Belastung in verschiedenen Betriebsarten, Burn-In Test. Zur Ermittlung der U/I-Kennlinie von Stromversorgungen von Leerlaufspannung bis Kurzschluss braucht man außerdem elektronische Lasten, die bei Eingangsspannungen nahe 0 V hohe Lastströme regeln können. Dazu gibt es spezielle Modelle von Gleichstromlasten: Serie PLI ZV.
Steuergeräte
Beim Testen von Steuergeräten ist oft das zeitgleiche Belasten mehrerer verschiedener Einheiten gefordert, indem verschiedene Verbraucher wie z.B. im KFZ simuliert werden. Solche Anwendungen bedienen wir mit unserer modularen Mehrkanal-Last Serie PMLA, quasi viele elektronische DC-Lasten in einem Gehäuse.
Stromverteilungen, Kabelbäume, Sicherungskasten
Auch hier werden viele unterschiedliche Verbraucher durch mehrere Kanäle einer PMLA Mehrkanal-Last simuliert.
Batterien und Akkumulatoren
Energiespeicher werden kontinuierlich oder mit definierten Lastprofilen entladen, um deren Qualität zu beurteilen. Mit der Entladefunktion geschieht das professionell unter Einbeziehung von Schutzfunktionen und individuellen Abschaltkriterien. Um Akkus zu zyklieren, sind Geräte zum Laden und Entladen nötig. Dazu kann man entweder eine Stromversorgung zusätzlich zur elektronischen Last ins System nehmen oder eine Quelle-Senke von H&H, die stufenlos zwischen Lade- und Entlademodus wechselt. Die Quelle-Senke gibt es als 2- oder 4-Quadranten-Stromversorgung.
Brennstoffzellen
Auch zur Prüfung von Brennstoffzellen kommen die Null-Volt-Modelle PLI ZV zum Einsatz, denn hier hat man es mit Spannungen weit unter 1 V bei hohen Strömen zu tun. Mittels Impedanzspektroskopie untersucht man Brennstoffzellen, um daraus z.B. den Reihenwiderstand oder das Lebensende (EOL – end of life) zu bestimmen. Noch mehr auf hohe Ströme bis 0 V ist die Serie SCL ausgelegt.
Solar- und Photovoltaik-Panels
Bei PV-Panels spielt der Punkt der maximalen Leistung (MPP – Maximum Power Point) eine zentrale Rolle. Unsere DC-Lasten bieten die MPP Tracking-Funktion je nach Serie entweder standardmäßig oder optional. Für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Stromregelung über weite Bereiche haben wir Modelle mit mehreren einstellbaren Strom-Einstellbereichen im Portfolio: Serie PLI MR.
Prüfung und Simulation von Bauteilen
wie z.B. Dioden, Gleichrichter, Sicherungen …
Prüfung der dauernden, kurzzeitigen oder gepulsten Strombelastbarkeit von aktiven und passiven Bauteilen. Mit der U/I-Kennlinien-Funktion der Serie PLA bildet man die Kennlinie eines Bauteils in der elektronischen Last ab. Dazu stellt die Last abhängig von der anliegenden Eingangsspannung den korrespondierenden Laststrom ein.
Elektronische AC-Lasten (Wechselstromlasten) werden in diesen Bereichen eingesetzt:
- AC-Netzgeräte testen
- Transformatoren testen
- Wechselrichter testen
- Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USVs) testen
- Flugzeug-Bordnetze testen
- Generatoren testen
- Burn-In Test
- Smart Grids, Micro Grids / Inselnetze testen
- Ladegeräte, Ladesäulen, Wallboxen testen
- Energiezähler testen
- Notstromaggregate testen
- Prüfen nach Norm, Sicherheitsprüfungen
Zum Prüfen von Drehstromversorgungen gibt es die Drehstromlasten der Serie ACLT.
CC, CP, CR, CV sind die 4 Grundbetriebsarten nahezu jeder elektronischen Last von H&H:
- Konstantstrombetrieb (constant current, CC): Unabhängig von der anliegenden Eingangsspannung regelt die Last einen konstanten Stromfluss mit dem eingestellten Strom-Settingwert.
- Konstantleistungsbetrieb (constant power, CP): Abhängig von der Eingangsspannung regelt die Last den Stromfluss so, dass die eingestellte Leistung konstant bleibt.
- Konstantwiderstandsbetrieb (constant resistance, CR): Abhängig von der Eingangsspannung regelt die Last den Stromfluss so, dass der eingestellte Widerstand konstant bleibt.
- Konstantspannungsbetrieb (constant voltage, CV): Im Spannungsbetrieb regelt die Last die Eingangsspannung auf den vorgegebenen Sollwert, indem der Laststrom angepasst wird, bis sich durch den Innenwiderstand oder die Strombegrenzung des Prüflings die gewünschte Spannung einstellt.
Quellen-Senken der Serie QL haben ebenso diese 4 Grundbetriebsarten.
Kombinierte Betriebsarten bezeichnen wir als das Zusammenwirken aus Grundbetriebsart (CC, CR, CP, CV) und einstellbarer Überstrombegrenzung bzw. Unterspannungsschutz.
Es gibt folgende kombinierte Betriebsarten, je nachdem ob nur eine der Begrenzungen aktiv ist oder beide gleichzeitig:
- CC+CV Konstantstrombetrieb mit Unterspannungsschutz
- CR+CC Konstantwiderstandsbetrieb mit Überstrombegrenzung
- CR+CV Konstantwiderstandsbetrieb mit Unterspannungsschutz
- CR+CC+CV Konstantwiderstandsbetrieb mit Überstrombegrenzung und Unterspannungsschutz
- CP+CC Konstantleistungsbetrieb mit Überstrombegrenzung
- CP+CV Konstantleistungsbetrieb mit Unterspannungsschutz
- CP+CC+CV Konstantleistungsbetrieb mit Überstrombegrenzung und Unterspannungsschutz
- CV+CC Konstantspannungsbetrieb mit Überstrombegrenzung
Die minimale Eingangsspannung muss am Lasteingang anliegen, um den maximalen Laststrom Imax aufnehmen zu können. Diese minimale Eingangsspannung Vmin ist für jedes Gerätemodell in den technischen Daten angegeben. Kleinere Ströme als Imax kann die elektronische Last auch bei Spannungen unter Vmin regeln.
Wir benutzen den Begriff Quelle-Senke für 4-Quadranten-Stromversorgungen – das sind Geräte, die sowohl Strom als auch Spannungen in positiver als auch negativer Richtung zulassen.
Ebenso eine Quelle-Senke ist die 2-Quadranten-Stromversorgung. Diese bezeichnet man auch als bidirektionale Stromversorgung, weil der Strom sowohl aus dem Gerät (Quelle) als auch in das Gerät (Senke) fließen kann. Die Serie QL bietet 2- und 4-Quadranten-Modelle in einer breit gefächerten Leistungspalette und mit vielen Funktionen.
Masseschleifen können verhindert werden, indem die Analogeingänge der elektronischen Last oder des Data Acquisition Systems galvanisch getrennt werden.
Für einige Seriengeräte haben wir hierfür ein „Isolated Analog I/O Board“ im Angebot. Diese wird gegen die Standard Analog-I/O-Karte getauscht. Man erzielt so eine galvanische Trennung.
Jede elektronische Last hat eine gewisse Eingangskapazität (siehe technische Daten). Diese macht sich bei sauberen DC-Eingangsspannungen wenig bis gar nicht bemerkbar.
Ist die Spannung am Lasteingang jedoch mit einem Wechselspannungsanteil behaftet, ergibt sich auf dem Laststrom ebenfalls ein Wechselstromanteil abhängig von Amplitude und Frequenz der Wechselspannung. Dies ist kein Regelschwingen der elektronischen Last.
Bei hohem Amplitudenanteil bzw. hoher Frequenz des Wechselspannungsanteils kann eine Überlastung der Eingangskapazität auftreten!
Die angegebenen Genauigkeiten in den technischen Daten gelten für saubere Gleichspannungen am Lasteingang.