Ersatzlast

Der Ausdruck Ersatzlast (auch Ballast, englisch dummy load) bezeichnet eine künstliche Last in der Elektronik und in der Hochfrequenztechnik, welche ersatzweise für Testzwecke zur Simulation der elektrischen Eigenschaften einer realen Baugruppe, Last oder Antenne an ein zu untersuchendes Gerät (Stromversorgung, Sender) angeschlossen wird.

Bird-Dummyload mit N-Stecker

Gleichstrom-Ersatzlasten

Die Prüfung der elektrischen Eigenschaften und des Regelverhaltens bei Stromversorgungen erfordert zur Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse meist die Belastung des Prüflings mit einem definierten, auch Schwankungen simulierenden, Verbraucher. Ein solcher Verbraucher, dessen elektrische Eigenschaften der Prüfer vorgeben kann, und der auch als elektronische Last bezeichnet wird, ist eine Ersatzlast. Die in ihm umgesetzte elektrische Leistung wird als Wärme abgegeben oder – bei großen Leistungen – auch in das öffentliche Netz rückgespeist.

Ersatzlast für Wechselspannungen

Hochfrequenz und Mikrowellen

Die Prüfung von leistungsfähigen Hochfrequenzsendern und -verstärkern erfordert zwingend den Anschluss eines Verbrauchers an den Sender, da ansonsten der Sender durch Fehlanpassung (Stehwellenverhältnis >> 1) zerstört werden kann. Ohnehin sind bei offenem Senderausgang keine definierten Verhältnisse gegeben; eine Messung der Sendeleistung ist so nicht möglich. Der Anschluss einer Antenne für eine messtechnische Prüfung eines Senders verbietet sich aber, da eine Antenne wegen ihrer frequenzabhängigen Impedanz keine brauchbare Last für Sendermessungen über einen größeren Frequenzbereich darstellt. Außerdem wird durch die Verwendung einer echten Antenne das Sendersignal tatsächlich abgestrahlt und andere Frequenznutzer könnten gestört werden. Es ist daher sinnvoll, den Sender mit einem (nicht abstrahlenden) ohmschen Widerstand als Antennenersatz zu belasten.

Dieser Abschlusswiderstand muss so beschaffen sein, dass er auch bei hohen Frequenzen seine Eigenschaften beibehält, d. h. keine kapazitiven oder induktiven Blindanteile aufweist. Außerdem muss dieser Widerstand in der Lage sein, die Sendeleistung vollständig in Wärme umzusetzen, ohne Schaden zu nehmen. Bei größeren Leistung im Bereich von 500 kW aufwärts wird der Abschlusswiderstand als elektrisch schwach leitfähige Flüssigkeit realisiert, beispielsweise eine auf 70 °C temperierte Natronlauge, welche mit Pumpen umgewälzt wird.

Umgangssprachlich werden Ersatzlasten unter HF-Technikern als künstliche Antenne, Dummy Load und bei Hohlleitern auch als Wellensumpf bezeichnet.

Eine Ersatzlast ist auch notwendig, um ein Stehwellenmessgerät kalibrieren zu können.

• HF-Ersatzantennen
• 
  HF-Dummyload, verwendbar bis 30 MHz bei maximal 1 kW
• 
  HF-Dummyload mit Natronlauge als Absorberflüssigkeit. Mit Pumpeinrichtung und Wärmetauscher am Sender Moosbrunn. Leistung 500 kW, für Mittel- und Kurzwelle

Niederfrequenz

Audioverstärker

Programmierbare HotBox Dummy Load, 0,5 bis 8 Ω, maximal 2 kW

Um Audioverstärker und -endstufen zu testen und zu spezifizieren, wird anstelle der Lautsprecher eine Ersatzlast angeschlossen. Zur Schaffung definierter Verhältnisse am Ausgang des Verstärkers wird dieser mit einem Widerstand passender Größe und Belastbarkeit abgeschlossen. Man verwendet rein ohmsche Impedanzen, obwohl reale Lautsprecher oder -boxen auch komplexe Impedanzanteile aufweisen. Als ohmsche Last lassen sich nackte oder zementierte Drahtwiderstände einsetzen, da deren für Hochfrequenzanwendungen schädliche parasitäre Induktivität im Audio-Frequenzbereich unkritisch ist.

Während Transistorverstärker auch mit offenem Ausgang betrieben werden können, ist bei Messungen an manchen Audio-Röhrenverstärkern mit Ausgangsübertrager der ständige Anschluss einer Ersatzlast wichtig, da solche Verstärker ohne Last bereits nach dem Einschalten Schaden nehmen können.

In letzter Zeit wurden für den Test von Audioverstärkern auch einstell- und automatisierbare Dummy-Loads entwickelt. Diese ermöglichen zum Beispiel Messungen in automatisierten Testumgebungen.

Netzspannung

Zum Test von Stromaggregaten, Wechselrichtern und Generatoren benötigt man eine Ersatzlast, die einen elektrischen Netzspannungsverbraucher simuliert.

Ersatzlast als Schutzeinrichtung

Ersatzlasten werden beispielsweise an Ladereglern zum Schutz des Generators eingesetzt. Um zu verhindern, dass der Generator unbelastet läuft wird er nicht von einer vollständig geladenen Akkubank getrennt, sondern dessen Leistung in der Ersatzlast umgesetzt. So vermeidet man zum Beispiel bei Windgeneratoren, dass diese sich durch zu hohe Drehzahlen im Leerlauf selbst zerstören.

Siehe auch

• Außenwiderstand | Lastwiderstand | Eingangswiderstand | Abschlusswiderstand | Anpassung (Elektrotechnik)

Weblinks

Commons: Dummy loads – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien