Abschnitt 4.4.3 · Elektronische Schaltungen und deren Merkmale · Technische Kenntnisse Klasse E. 4 Fragen, jede mit Erklärung.
Auf dieser Seite stehen alle 4 Prüfungsfragen zum Thema Strom- und Spannungsversorgung (Kapitel „Elektronische Schaltungen und deren Merkmale“). Überlege erst selbst und klappe dann die Lösung auf: Dort steht der Lösungsweg und bei jeder falschen Antwort, welcher Denkfehler dahintersteckt.
Ein Funkgerät braucht Gleichspannung, das Hausnetz liefert Wechselspannung — genau diese Lücke schließt das Netzgerät: es macht aus 230 V Wechselspannung eine niedrige, geglättete Gleichspannung, üblicherweise etwa 13,8 V. Diese Zahl ist kein Zufall, aber sie ist nicht die Ruhespannung eines Akkus: ein voller 12-V-Bleiakku hat etwa 12,7 V. 13,8 V ist die Spannung des Bordnetzes bei laufendem Motor, also die Ladeerhaltungsspannung. Weil Funkgeräte für den Mobilbetrieb gebaut werden, liefert das Netzteil dieselbe Spannung. Der zweite Grundgedanke ist der Stromkreis. Strom fließt nur im KREIS: hin durch den einen Leiter, durch das Gerät, und im anderen Leiter zurück. Deshalb ist die Versorgungsleitung zweipolig — nicht um mehr Strom zu tragen, und schon gar nicht, weil einer der beiden Leiter eine Erdung wäre. Über die Erde darf der Betriebsstrom niemals zurückfließen. Aus dem Kreis folgt auch, dass es auf die Richtung ankommt: Gleichstrom hat eine Polarität, und ein Funkgerät ist innen darauf ausgelegt. Wird verpolt angeschlossen, geht es kaputt — deshalb ist die Farbregel keine Kosmetik: Plus rot, Minus schwarz. Gute Netzteile fangen den Rest ab, was sie können: sie begrenzen den Strom im Kurzschlussfall und schalten bei Überhitzung ab. Sie können aber nicht verhindern, dass ein falsch angeschlossenes Gerät Schaden nimmt. Auf der Netzseite ist der dritte Kontakt im Schukostecker der Schutzleiter: er verbindet das Gerätegehäuse mit dem PE-Leiter der Steckdose, damit bei einem Isolationsfehler die Sicherung auslöst, statt dass das Gehäuse unter Spannung steht. Und bei Akkus ist die eine große Gefahr der Kurzschluss: ein Akku kann sehr viel Strom auf einmal abgeben, der Leiter glüht, der Akku wird heiß und kann bersten. Die Klasse E fragt nach der QUALITÄT einer Spannungsquelle, und das Maß dafür ist die Spannungskonstanz unter Last: eine gute Quelle hält ihre Spannung, auch wenn Strom gezogen wird. Bei einem Sender ist das keine Feinheit — bricht die Spannung im Sendeaugenblick ein, verzerrt das Signal. Daraus ergibt sich auch der Handel beim Schaltnetzteil. Es arbeitet nicht mit einem schweren Netztransformator, sondern zerhackt die Spannung mit hoher Frequenz; deshalb ist es leicht, klein und hat einen hohen Wirkungsgrad. Genau dieses Zerhacken ist aber sein Nachteil: es erzeugt selbst Hochfrequenz und kann damit den Empfang stören. Der Vorteil und der Nachteil haben also dieselbe Ursache, und wer das weiß, muss sich keinen von beiden merken.
Aufgabe des Netzgeräts
Gleichspannung aus 230 V Wechselspannung
Nicht umgekehrt, und keine Stabilisierung der 230 V.
Übliche Ausgangsspannung
etwa 13,8 V Gleichspannung
Die Bordnetzspannung eines Fahrzeugs bei laufendem Motor.
Warum zweipolig
hin im einen, zurück im anderen Leiter
Der Stromkreis muss über den Transceiver geschlossen sein.
Nicht über die Erde
kein Rückweg über Erde
Betriebsstrom gehört nie in den Schutzleiter.
Klemmenfarben
Plus rot, Minus schwarz
Grüngelb ist ausschließlich Schutzleiter.
Beim Anschließen
auf die Polung achten
Das ist der eine kritische Punkt.
Folge einer Verpolung
Beschädigung des Funkgeräts
Nicht nur ein verzerrtes Signal.
Schutzeinrichtungen
Strombegrenzung und Thermoabschaltung
In hochwertigen Gleichspannungsnetzgeräten.
Schutzkontakt im Stecker
Verbindung zum PE-Leiter
Nicht zu N, nicht zu L, und keine Brücke zwischen PE und N.
Akkus und Batterien
Kurzschluss vermeiden
Sehr hoher Strom, Hitze, Brand- und Berstgefahr.
Gute Gleichspannungsquelle
hohe Spannungskonstanz bei Belastung
Die Spannung soll nicht einbrechen, wenn Strom gezogen wird.
Schaltnetzteil, Vorteile
hoher Wirkungsgrad, leicht, klein
Deshalb sitzt es in fast jedem modernen Gerät.
Schaltnetzteil, Nachteil
kann hochfrequente Störungen erzeugen
Es arbeitet selbst mit hoher Schaltfrequenz — das ist der Preis.
Merken: Aus 230 V Wechselspannung macht das Netzteil etwa 13,8 V Gleichspannung — die Bordnetzspannung im Fahrzeug bei laufendem Motor. Zwei Leiter, weil der Strom im Kreis fließt: hin und zurück, niemals über die Erde. Plus rot, Minus schwarz, und Verpolen zerstört das Gerät. Der dritte Kontakt im Schukostecker ist der PE-Leiter. Eine gute Gleichspannungsquelle hält ihre Spannung unter Last. Ein Schaltnetzteil ist leicht, klein und wirkungsvoll, WEIL es zerhackt — und es stört, aus demselben Grund.
ED301Welche Eigenschaften sollten Gleichspannungsquellen aufweisen?ab Klasse E
Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung eine hohe Spannungskonstanz haben.
Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung einen Wechselspannungsanteil haben.
Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung eine niedrige Spannungskonstanz haben.
Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung die Spannung erhöhen.
Lösung und Erklärung zeigen
Richtig ist A: Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung eine hohe Spannungskonstanz haben.
Kniff: Das Maß für die Güte ist die Spannungskonstanz, und gefragt ist, ob sie hoch oder niedrig sein soll. Hohe Konstanz heißt: der gemessene Wert bleibt gleich, wenn Strom gezogen wird. Prüfe jede Antwort daran, ob sie eine Änderung unter Last zulässt — dann ist sie falsch.
Warum die anderen nicht stimmen:
Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung einen Wechselspannungsanteil haben. – Ein Wechselspannungsanteil ist ein Mangel und keine erwünschte Eigenschaft; eine Gleichspannungsquelle soll gerade eine glatte Gleichspannung liefern.
Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung eine niedrige Spannungskonstanz haben. – Das ist das genaue Gegenteil: niedrige Konstanz bedeutet, dass die Spannung unter Last einbricht.
Gleichspannungsquellen sollten bei Belastung die Spannung erhöhen. – Auch das Erhöhen ist eine Änderung, nur in die andere Richtung; verlangt wird, dass die Spannung gleich bleibt, und nicht, dass sie nachsteigt.
Richtig ist D: Hoher Wirkungsgrad, geringes Gewicht, geringes Volumen.
Kniff: Drei Angaben stehen in jeder Antwort, und jede falsche dreht genau eine davon um. Gehe die drei deshalb einzeln durch und suche die Antwort, in der alle drei günstig sind. Dass sie zusammen auftreten, liegt am eingesparten Netztransformator.
Warum die anderen nicht stimmen:
Niedriger Wirkungsgrad, geringes Gewicht, geringes Volumen. – Der Wirkungsgrad ist umgedreht; wäre er niedrig, gäbe es keinen Grund, diese Bauart überhaupt zu wählen.
Hoher Wirkungsgrad, hohes Gewicht, geringes Volumen. – Das Gewicht ist umgedreht; schwer wird ein Netzteil durch den Netztransformator, den diese Bauart gerade nicht braucht.
Hoher Wirkungsgrad, geringes Gewicht, großes Volumen. – Das Volumen ist umgedreht; leicht und gleichzeitig groß passt nicht zusammen, denn beides spart dasselbe Bauteil ein.
ED303Welches ist der Hauptnachteil eines Schaltnetzteils ?ab Klasse E
Ein Schaltnetzteil hat hohe Verluste.
Ein Schaltnetzteil hat einen niedrigen Wirkungsgrad.
Ein Schaltnetzteil kann keine so hohen Ströme abgeben.
Ein Schaltnetzteil kann hochfrequente Störungen erzeugen.
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Richtig ist D: Ein Schaltnetzteil kann hochfrequente Störungen erzeugen.
Kniff: Drei Antworten nennen als Nachteil das, was in Wahrheit der Vorteil dieser Bauart ist. Gesucht ist der Preis für das Verfahren selbst, und der liegt darin, dass die hohe Schaltfrequenz nach außen dringt.
Warum die anderen nicht stimmen:
Ein Schaltnetzteil hat hohe Verluste. – Hohe Verluste wären das Gegenteil des hohen Wirkungsgrades, und der ist gerade der Grund für diese Bauart.
Ein Schaltnetzteil hat einen niedrigen Wirkungsgrad. – Dieselbe Verdrehung mit anderem Wort: der Wirkungsgrad ist hoch, nicht niedrig.
Ein Schaltnetzteil kann keine so hohen Ströme abgeben. – Die abgebbare Stromstärke folgt aus der Auslegung und nicht aus dem Schaltprinzip; der gefragte Nachteil muss aber aus dem Verfahren selbst kommen.
ED304Welchen Verlauf hat die Spannung U?ab Klasse E
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Richtig ist C:
Kniff: Eine einzige Diode in der Masche lässt den Strom nur in einer Richtung durch: die Halbwelle mit passender Polarität erscheint am Widerstand, die andere wird gesperrt und in dieser Zeit liegt am Widerstand nichts an. Richtig ist deshalb der Verlauf mit Halbwellen und gleich langen Pausen dazwischen — Einweggleichrichtung. Der lückenlose Verlauf aus aneinandergereihten Halbwellen wäre Zweiweggleichrichtung und bräuchte zwei Dioden mit Mittelabgriff oder vier Dioden im Brückenzweig; beides ist nicht gezeichnet. Die vollständige Sinuskurve mit negativer Halbwelle setzt voraus, dass die Diode gar nichts tut. Die fast waagerechte Spannung mit kleinen Dellen ist die geglättete Gleichspannung hinter einem Ladekondensator — den hat die Schaltung nicht, ohne Speicher fällt die Spannung in jeder Sperrphase auf Null.
Fragen und Abbildungen: Prüfungsfragenkatalog der Bundesnetzagentur, 3. Auflage (gültig seit 24. Juni 2024), Datenlizenz Deutschland – Namensnennung – 2.0. Die Antworten sind gemischt. Erklärungen, Lösungswege und Begriffsblätter: Amateurfunk-Trainer.
