Leerlaufspannung

Leerlaufspannung, auch Open-Circuit-Voltage (OCV) genannt, ist die Spannung, die an den Ausgangsklemmen einer elektrischen Quelle gemessen wird, wenn kein Strom fließt (I = 0). Unter dieser Bedingung entspricht die gemessene Spannung der elektromotorischen Kraft (EMK) des Systems, da kein Spannungsabfall über innere Widerstände entsteht.

In Transformatoren und anderen Energieumwandlungsgeräten hat die Leerlaufspannung eine besondere Bedeutung. Bei einem Transformator wird die Sekundärseite bei offenem Kreis (keine Last) mit einer Spannung belastet, die dem Übersetzungsverhältnis der Wicklungen entspricht (optimal ideal: V2 = V1 · N2/N1). Praktisch sind Magnetisierungsverluste und geringe Kupferverluste zu berücksichtigen, während der Leerlaufstrom gering bleibt. Die Leerlaufspannung liefert außerdem Hinweise auf das Magnetisierungskonzept und die Qualität der Kernmaterialien.

Bei speicherbaren Quellen wie Batterien oder Solarzellen dient die Leerlaufspannung als Hinweise auf den Zustand der Quelle. Die Leerlaufspannung einer Batterie hängt vom Ladezustand und von der Temperatur ab, bei Solarzellen bestimmt sie sich durch Temperatur, Beleuchtung und das jeweilige Zonenequivalentmodell; sie ist in der Regel höher als die Spannung unter Last. Allgemein spiegelt die Leerlaufspannung das Innenmodell der Quelle wider und dient der Charakterisierung der Quelle sowie der Ermittlung des Thevenin-Werts (Vth).

Messprinzip: Zur Messung der Leerlaufspannung verwendet man ein Hochimpedanz-Voltmeter, damit kaum Strom fließt. Der Unterschied zwischen Leerlaufspannung und Lastspannung lässt sich durch das Innenwiderstand-Modell der Quelle beschreiben: Vload = Vth − I · Rint. Die Leerlaufspannung ist damit eine zentrale Kenngröße bei der Bewertung von Quellen und Netzteilen.