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Häufig gestellte Fragen

Vorbeugung und Fehlerbehebung

Wie entstehen Masseschleifen und wie kann ich sie verhindern?

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.

Wie macht sich die Eingangskapazität der elektronischen Last bemerkbar?

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.

Wie kann ich Verzerrungen der Analog-Messsignale verhindern?

Speziell beim Prüfen von getakteten Stromversorgungen kann es vorkommen, dass die Messsignale am Analog-I/O-Port für Spannung, Strom etc. verzerrt sind. Die Ursache dazu ist im Aufbau des Messkreises zu suchen.
Getaktete Stromversorgungen haben Filter im Ausgangskreis, unter anderem sogenannte Y-Kondensatoren, die vom Ausgang zur Schutzerde des Gerätes geschaltet sind.
Auch die elektronische Last und andere Messgeräte haben aus EMV-Gründen Filter eingebaut.
Durch die Common Mode-Störspannung (Spannung, die beide Ausgangsanschlüsse der Stromversorgung gegenüber der Schutzerde aufweisen) fließt ein Fehlerstrom durch den Entstörkondensator über die Last oder angeschlossene Messgeräte zurück auf den Ausgang der Stromversorgung. Dieser Störstrom erzeugt meist hochfrequente Überlagerungen an den Messsignalen.

Besonders hohe Störspannungen werden bei dynamischen Prüfungen erzeugt. Abhilfe schafft hier, die elektronische Last und/oder die weiteren angeschlossenen Messgeräte über einen Trenntransformator mit geringer Kopplungskapazität zu versorgen. Der Störstromkreis wird damit unterbrochen, und die Qualität der Messsignale wird verbessert.

Wie kann ich Stromanstiegsgeschwindigkeiten messen?

Die Messung der Stromanstiegsgeschwindigkeit darf nur mit einer Stromzange von ausreichender Geschwindigkeit erfolgen
(z. B. Tektronix Current Measurement System).
Die Strommessung über Mess-Shunts ergibt meist falsche Ergebnisse, da die meisten Mess-Shunts nicht induktionsfrei sind. Es ergeben sich bei derartigen Messungen zwangsläufig falsche Anstiegsgeschwindigkeiten mit erheblichem Überschwingen.

Wie kann ich einen verzerrten Stromanstieg im dynamischen Betrieb verhindern?

Zum Erreichen des bestmöglichen Stromanstieges im dynamischen Betrieb müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein:

    der dynamische Innenwiderstand der Spannungsquelle muss sehr gering sein. Die Last kann im Moment der schnellstmöglichen Stromänderung nicht noch zusätzlich auf Änderungen der Spannungsquelle reagieren.

  • Der Widerstand der Zuleitungen muss sehr gering sein (gleicher Grund wie oben).
  • Die Zuleitungen müssen induktionsfrei sein. Induktive Zuleitungen (jedes Kabel hat eine induktive Komponente) ergeben zusammen mit dem ohmschen Widerstand eine Begrenzung der maximal möglichen Stromanstiegsgeschwindigkeit. Die Last kann keinen schnellen Stromanstieg erreichen, wenn die Anschlusskabel die Geschwindigkeit begrenzen. Außerdem wirken die Zuleitungen als Energiespeicher (Selbstinduktion) und liefern bei Entlastung Strom in Last und Prüfling zurück.

Wie kann ich Einkopplungen durch stromführende Leitungen vermeiden?

Speziell im Widerstandsbetrieb besteht die Gefahr, dass bei Verwendung der Sense-Leitungen eine Einkopplung der stromführenden Lastkabel auf die Spannungsmessung des Gerätes erfolgt.
Da im Widerstandsbetrieb die genaue Erfassung der Spannung am Prüfling als Einstellgröße für den Strom verwendet wird, kann durch magnetische Kopplung in die Sense-Leitungen eine Mitkopplung auftreten, die das System instabil macht.
Als erste Maßnahme ist die Verringerung der Einkopplung vorzunehmen.

Das heißt:
Weg mit den Sense-Leitungen von den stromführenden Lastleitungen (natürlich auch weg von allen anderen stromführenden Kabeln, Netzleitungen etc.).
Am besten die Sense-Leitungen miteinander verdrillen, da sich dann die magnetisch induzierte Spannung wieder aufhebt.
Nie die Sense-Leitungen mit den stromführenden Leitungen verdrillen!
Am besten auch die stromführenden Leitungen miteinander verdrillen oder zumindest parallel verlegen, damit sich die Magnetfelder wenigstens teilweise kompensieren.

Und natürlich:
Alle Leitungen so kurz wie möglich halten.
Helfen diese Maßnahmen nicht, so kann zwischen den Sense-Leitungen ein Abblockkondensator angebracht werden. Größe durch Versuch bestimmen.

Wie kann einem Stabilitätsproblem durch Erfüllen der Schwingungs-Bedingung vorgebeugt werden?

Beim Prüfen von Stromversorgungen oder sonstigen Schaltungen, die über einen Regelkreis eine Ausgangsgröße stabilisieren, werden beim Anschluss der elektronischen Last zwei Regler miteinander verbunden. Unter bestimmten Bedingungen, nämlich dann, wenn im Gesamtsystem eine Phasenverschiebung größer als 180° auftritt und die Verstärkung größer 1 ist, ist die Schwingungsbedingung erfüllt, und das System fängt an zu oszillieren.
Dieser Zustand ist kein Mangel der elektronischen Last, sondern ein normaler Zustand, der jedoch für Prüfungen unerwünscht ist. Dieser Zustand kann dadurch unterbrochen werden, indem die Voraussetzungen für die Schwingungsbedingung unterbrochen werden. In der Praxis kann parallel zum Lasteingang ein Kondensator in Serie mit einem Widerstand geschaltet werden.
Manchmal bewirkt bereits ein kleiner MKT-Kondensator von ca. 1 µF mit einem 1 Ohm Widerstand in Serie eine Stabilisierung.
Außerdem besteht bei den den meisten H&H-Lasten die Möglichkeit, eine langsamere Regelzeitkonstante einzustellen (s. Bedienungsanleitung).

Wann ist eine Null-Volt-Funktion erforderlich (nur DC-Lasten)?

Die Null-Volt-Funktion erweitert den Betriebsbereich der elektronischen Last zu besonders niedrigen Eingangsspannungen, bei denen die Last sonst den Strom nicht mehr regeln könnte.

Bei den Geräteserien PLI und ERI ist zum Erreichen der Null-Volt-Funktion die erforderliche Hilfsspannungsquelle extern anzuschalten. Die Serie PLI bietet außerdem Modelle mit integriertem Zero-Volt-Modul (PLIxxxZV). Die Serie ZS ist optional mit eingebautem Null-Volt-Netzteil erhältlich (Null-Volt-Option). Siehe Bedienungsanleitung.

Die Null-Volt-Funktion gleicht die Spannungsverluste auf der Leistungsstufe des Gerätes aus und ermöglicht einen Betrieb des Gerätes bei Eingangsspannungen bis herunter zu wenigen Millivolt. Dadurch eignet sich das Gerät zur Kennlinienaufnahme von Strombegrenzungskurven bis zum völligen Kurzschluss. Wird im Strombetrieb ein größerer Laststrom eingestellt als der Prüfling liefern kann, so bricht die Spannung des Prüflings auf 0 V zusammen und der Kurzschlussstrom wird am eingebauten Amperemeter angezeigt.

Im Spannungsbetrieb kann die Lastspannung bis 0 V herunter eingestellt werden.
Bei Widerstandsbetrieb ist der Widerstandsbereich vom unteren Grenzwert des jeweiligen Bereiches bis 0 Ohm erweitert.
Wenn die Sense-Klemmen angeschlossen werden, wird der Kurzschluss bis an die Stelle geregelt, an der die Sense-Klemmen mit den Ausgangsklemmen des Prüflings verbunden sind. Das heißt, auch der Widerstand der Lastkabel wird bei der Regelung berücksichtigt und mit ausgeregelt. Dazu können die Lastklemmen sogar leicht negativ werden, um den Spannungsverlust auf den Lastkabeln wieder auszugleichen.
Damit kann auch über längere Kabel hinweg am Prüfling ein echter Kurzschluss eingestellt werden, was allein durch Leistungsschalter nicht möglich ist.
Eine Verpolung des Prüflings wird durch eine eingebaute Überwachung der Polarität nicht erzeugt.

Leistungsminderung durch Null-Volt-Option
Durch Erweiterung der elektronischen Last mit der Null-Volt-Option ist eine Leistungsminderung des Gerätes in Kauf zu nehmen. Wie die Leistungsminderung zu berechnen ist, sehen Sie in der Bedienungsanleitung der jeweiligen Last.

Durch den Einbau der Null-Volt-Option (Serie ZS) kann es am Geräteeingang zu statischen Spannungen kommen. Eine Anzeige dieser negativen Spannung bei unbeschaltetem Eingang ist zulässig und beeinträchtigt die Funktion des Gerätes nicht.

Wie muss eine externe Sicherung dimensioniert werden?

Der Lastkreis der elektronischen Last ist intern nicht abgesichert. Grund dafür ist, dass keine Sicherung für die Vielzahl der in Frage kommenden Prüflinge die richtige wäre. Daher muss der Anwender selbst die externe Sicherung dimensionieren, so dass sein jeweiliger Prüfling geschützt ist. Die Sicherung ist zwischen positiven Pol des Prüflings und positiven Lasteingang zu schalten.

Was kann bei Verpolung oder Überspannung passieren?

Wenn eine höhere Spannung als die maximal zulässige Eingangsspannung an eine elektronische Last angelegt wird, kann das einen Kurzschluss verursachen, was zu unkontrolliertem Stromfluss, Lichtbögen bis hin zum Brand führen kann. Dasselbe gilt, wenn der Prüfling verpolt angeschlossen wird.

Schalten Sie daher eine externe Sicherung, die Ihrer Applikation und insbesondere Ihrem Prüfling entspricht, zwischen Prüfling und Input+ der elektronischen Last!

Warum ist der USB Virtual COM Port bei WIN10 nicht sichtbar?

Was kann ich tun, wenn bei der Umstellung von Windows XP auf Windows 7 oder Windows 10 die USB-Schnittstelle der ZS/NL Last im Gerätemanager nicht mehr als Virtual COM Port sichtbar ist?

  • Für Geräte der Serien NL und ZS, die vor dem Juni 2014 ausgeliefert wurden, ist der USB-Treiber von unserer Website zu verwenden. Andernfalls ist der aktuellste Treiber von FTDI (https://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm) zu verwenden.
  • Der von H&H zur Verfügung gestellte USB-Treiber ist nicht signiert und nur auf Microsoft Windows 7 (64 Bit) und Windows 10 getestet. Bei Problemen mit dem Treiber wenden Sie sich bitte an unseren Support.
  • Das Auslieferungsdatum ist an den letzten 4 Ziffern der Seriennummer (MMJJ) zu erkennen.

Allgemein

Was ist eine elektronische Last?

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.

Prinzipschaltbild elektronische Last
Prinzipschaltbild elektronische Last

 

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.

Wofür benutzt man elektronische DC-Lasten?

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.

 

Wofür benutzt man elektronische AC-Lasten?

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.

Was bedeutet CC, CP, CR, CV?

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.

Was sind kombinierte Betriebsarten?

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

Welche Bedeutung hat die minimale Eingangsspannung?

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.

Was ist eine Quelle-Senke?

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.

Warum soll ich die Sense-Leitungen anschließen?

Die Sense-Leitungen oder auch Fernfühlungsleitungen dienen zur Kompensation von Spannungsabfällen auf den Lastleitungen.
Je länger die Lastleitungen und damit je größer der ohmsche Widerstand der Lastleitungen, desto höher ist der Spannungsabfall darauf. Je größer die Differenz der Spannung am Ausgang des Prüflings (DUT) zur Spannung am Lasteingang ist, desto ungenauer ist das Regelverhalten der Last. Um den Spannungsabfall auszugleichen, schließen Sie die Sense-Leitungen separat und abseits von den Lastleitungen direkt am Ausgang des Prüflings an:

Input- und Sense-Leitungen

Werden die Sense-Anschlüsse nicht beschaltet, misst die Last die Spannung auto­matisch am Last­eingang. Die in den technischen Daten angegebenen Genauigkeiten für die Spannungsmessung gelten jedoch nur bei angeschlossenen Sense-Leitungen.