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Definition: ein Gerät zur Anpassung der elektrischen Spannung an das benötigte Spannungsniveau
Abbildung 1: Zwei typische Steckernetzteile. Das größere rechts enthält einen Transformator, das kleine leichte (links) ein Schaltnetzteil mit nicht viel niedrigerer Leistung.
Viele elektrische Geräte, vor allem Kleingeräte, arbeiten mit relativ niedrigen elektrischen Spannungen von z. B. einigen Volt. Wenn sie am öffentlichen Stromnetz betrieben werden sollen, welches in Europa meist eine Wechselspannung mit 230 V Effektivwert liefert, wird ein Netzteil (oder Netzgerät) benötigt. Dieses erzeugt aus der Netzspannung die benötigte Spannung – in den meisten Fällen eine relativ niedrige Gleichspannung von z. B. 6 V. Es gibt aber auch Hochspannungsnetzteile, die z. B. einige Kilovolt liefern.
Netzteile sind häufig separate Geräte. Besonders gebräuchlich sind Steckernetzteile (Abbildung 1), die mit dem Netzstecker zusammen verbaut sind. Vor allem moderne Schaltnetzteilen (siehe unten) sind sehr kompakt und leicht.
In anderen Fällen (z. B. bei Netzteilen für tragbare Computer) liegt das Netzteil in der elektrischen Leitung zwischen Steckdose und Verbraucher. Diese Art wird für etwas höhere Leistungen verwendet, wenn die Abmessungen für ein Steckernetzteil etwas zu groß würden. Abbildung 2 zeigt ein Beispiel.
Abbildung 2: Das Netzteil eines Laptops. Trotz der kompakten Abmessungen (11,5 cm Länge) kann ein solches Schaltnetzteil eine Leistung bis zu 72 W abgeben.
Bei Kofferradios oder PCs ist das Netzteil in das versorgte Gerät eingebaut, ist also nicht direkt sichtbar. Bei PCs verwendet man Netzteil-Module mit genormten Größen, die ebenfalls zur Kühlung des PCs beitragen, indem sie erwärmte Luft aus dem Gehäuse absaugen.
Ursprünglich enthielt fast jedes Netzteil einen Transformator, d. h. ein Bauteil, in dem mit einer Primärspule ein Magnetfeld in einem ferromagnetischen Kern erzeugt wird und dieses Feld in einer oder mehreren Sekundärspulen Wechselspannungen auf anderen Niveaus erzeugt. Dazu kann ein Gleichrichter zur Erzeugung von Gleichspannung kommen, zusätzlich ein Kondensator für die zeitliche Glättung der Gleichspannung und eventuell weitere Elektronik für zusätzliche Funktionen (siehe unten).
Heutzutage werden aber zunehmend transformatorlose Netzteile, sogenannte Schaltnetzteile, eingesetzt. Sie enthalten nur noch eine relativ kompakte Magnetspule sowie eine etwas komplexere Elektronik. Typische Vorteile von Schaltnetzteilen sind geringere Abmessungen (bei gegebener Leistung) und (vor allem bei schwacher Auslastung) ein höherer Wirkungsgrad und somit niedrigere Energieverluste.
Außer der Anpassung des Spannungsniveaus kann ein Netzteil auch weitere Aufgaben erfüllen:
Besonders ausgefeilt sind Labornetzteile, die meist Anzeigen für die gelieferte (einstellbare) Spannung und die entnommene Stromstärke enthalten. Sie sind praktisch immer kurzschlussfest und präzise einstellbar.
Die Umformung und ggf. die Stabilisierung der Spannung mit einem Netzteil bringt immer einen gewissen Energieverlust mit sich, der sich in einer Erwärmung des Geräts äußert.
Der Wirkungsgrad hängt meist stark von der Auslastung ab: Bei geringer Auslastung (z. B. wenn sich das versorgte Gerät im Standby-Modus befindet) kann der Wirkungsgrad stark abfallen. Häufig wird der Standby-Verbrauch des Gesamtsystems zum größten Teil durch das Netzteil verursacht anstatt durch das versorgte Gerät. Vor allem bei kleinen Netzteilen mit Transformatoren kann der Standby-Verbrauch einen erheblichen Teil der vollen Leistung ausmachen. Dieses Problem wird dadurch verschärft, dass z. B. ein einziger Büroarbeitsplatz meist eine beträchtliche Anzahl von Netzteilen enthält (z. B. für PC, Bildschirm, Drucker, Telefon, Faxgerät, Internet-Modem, Router, etc.), so dass sich die Standby-Verbräuche leicht zu nennenswerten Beträgen aufaddieren. In vielen Haushalten und Büros verursachen allein die Verluste der Netzteile insgesamt einige Prozent des gesamten Stromverbrauchs.
Dieses Problem lässt sich weitestgehend lösen mit qualitativ hochwertigeren Netzteilen; insbesondere sind Schaltnetzteile meist effizienter. Viele neue Modelle von Netzteilen für PCs weisen eine “80-Plus”-Kennzeichnung der Energieeffizienz auf: Sie müssen bei einer Belastung von mindestens 20 % ihrer Nennleistung einen Wirkungsgrad von mindestens 80 % erreichen. Noch bessere Geräte erfüllen den Standard 80 Plus Bronze, Silber oder Gold.
Man beachte, dass bei vielen Geräten selbst im ausgeschalteten Zustand zumindest das Netzteil mit dem Stromnetz verbunden bleibt. So wird häufig nur deswegen konstruiert, weil das Schalten der Niederspannung hinter dem Netzteil mit einem billigeren Schalter möglich ist.
Für ein gegebenes schlechtes Netzteil hilft es nur, es bei Nichtbenutzung vom Netz zu nehmen – durch Ausstecken oder durch Abschalten mit einer schaltbaren Steckerleiste.
Ineffiziente Netzteile erkennt man oft schon daran, dass sie selbst ohne Belastung erheblich warm werden. Bleibt dagegen ein kompaktes Steckernetzteil immer völlig kalt, so kann davon ausgegangen werden, dass hier keine nennenswerten Energieverluste auftreten.
Siehe auch: Transformator, Standby-Verbrauch, elektrische Energie, Stromnetz