Aufbau und Funktionsweise von Spannungsmessgeräten

Strom fließt, wenn Spannung vorhanden ist. Ohne Spannung kein Strom. Und um elektrische Spannungen messen zu können, braucht es Spannungsmessgeräte – umgangssprachlich auch als Spannungsmesser oder Voltmeter bezeichnet. Alles Wissenswerte über den rudimentären Aufbau, die grundlegende Funktionsweise und mögliche Anwendungsbereiche von Spannungsmessgeräten gibt’s jetzt zum Nachlesen.

Autor: Roberto Bellandi | 23.03.2023 | Lesezeit: ca. 4 Minuten

Inhaltsverzeichnis

Grundlagen zum Spannungsmessgerät: Aufbau, Funktion & Co.
Wie wird eine Spannungsmessung durchgeführt?
Spannungsnetzgeräte und Multimeter von Bürklin Elektronik

Grundlagen zum Spannungsmessgerät: Aufbau, Funktion & Co.

In seiner Grundform setzt sich ein Spannungsmessgerät aus einem Messwerk (Messelektronik), einer Anzeige (analoges oder digitales Display) und einem Vorwiderstand oder einem Spannungsteiler zusammen. Der Aufbau eines Spannungsmessgerätes ist grundlegend recht simpel:

Im oberen Bereich befindet sich das Display zur Anzeige des Messwertes,
in der Mitte liegt der Drehschalter zur Einstellung der Messart und des Messbereichs, und
im unteren Teil befinden sich die Buchsen zum Einstecken der Prüfspitzen

Warum braucht es eine Spannungsmessung?

Um einen präzisen Wert der elektrischen Spannung zu erhalten, muss eine Spannungsmessung durchgeführt werden. Abgesehen vom traditionellen Einsatz eines Spannungsmessgerätes greifen immer mehr Anwender zu einem Multimeter, mit dem mehrere Messabläufe beziehungsweise Größen (Strom oder Spannung) ermittelt werden können.

Gut zu wissen

Je höher der Innenwiderstand eines Spannungsmessgerätes ist, desto kleiner werden potenzielle Messfehler bei der Spannungsermittlung am Verbraucher.

Das Volt- oder Multimeter dient der Spannungsmessung an einem elektrischen Gerät oder einer Maschine (Verbraucher). Geschaltet wird das Messgerät immer parallel zum Verbraucher – Warum ist das so? Es muss immer das Potential (zum Beispiel fünf Volt) vor (über) und nach (unter) den Verbrauchern erhoben werden, um die Potentialdifferenz zu erhalten. Diese ist die tatsächliche Spannung innerhalb des Stromkreises. Zudem ist wichtig, dass kaum Strom durch das Spannungsmessgerät fließt, deshalb verfügen Spannungsmesser über einen enorm hohen Innenwiderstand.

Auch wichtig: Bei elektrischen Geräten der Schutzklasse I und II wird durch eine (Hoch-)Spannungsprüfung AC (AC = Wechselspannung) beispielsweise geprüft, ob die Isolation der Bauteile der vorgeschriebenen Spannungsfestigkeit genügt. Ermittelt werden dabei die Funktionsfähigkeit der stromführenden Leiter und der Sicherheitsabstand zum Gehäuse.

Spannung in einem Stromkreis

Spannungsquellen haben immer zwei Pole mit unterschiedlichen Ladungen: einen Minuspol mit einem Überschuss an Elektronen und einen Pluspol mit einem Mangel an Elektronen. In der theoretischen Darstellung bewegen sich Elektronen via einen Leiter von einem Pol zum anderen. Je größer der Unterschied zwischen Minus und Plus ist, desto höher ist die Spannung.

Über dem Verbraucher liegt die sogenannte Quellspannung. Durch die in den Stromkreis geschalteten Verbraucher fällt die Spannung mit jedem integrierten elektronischen Gerät ab – bis auf die „Masse“ (0 Volt). Kirchhoffsche Regel 1: „Die Summe aller Spannungen in einer Masche ist gleich 0“. Eine Masche beschreibt einen geschlossenen Umlauf (Kreislauf des Stroms von einem Pol der Energiequelle, zum anderen) in einem Schaltkreis.

Wie wird eine Spannungsmessung durchgeführt?

Jeder Messung geht eine Vorbereitungsphase voraus, in der das Gerät eingestellt wird. Erst dann folgt die Durchführungsphase (= Messprozess). Vor Beginn der Messung gilt es, die Prüfspitzen in die jeweiligen Buchsen zu stecken. Danach wählt man den entsprechenden Messwert. Auf der Drehscheibe stellt man jenen Wert ein, welcher der nächsthöhere Wert zum erwarteten Messergebnis ist.

Zu beachten ist, dass das Spannungsmessgerät immer parallel zum Verbraucher geschaltet wird. Heißt: das Messgerät muss nicht direkt in Schaltkreis integriert werden. Gemessen wird an der Spannungsquelle der momentane Spannungswert und am Verbraucher der Spannungsabfall an diesem Elektrobauteil.

5 Schritte für die Spannungsmessung

Spannungsart, die im Stromkreis vorliegt (Gleichspannung oder Wechselspannung), am Messgerät einstellen.
Definition des Messbereiches für die Spannung, diese wird im Gerät gespeichert.
Parallelschaltung des Spannungsmessgerätes im Stromkreis. Tipp: Bei vorliegender Gleichspannung ist darauf zu achten, dass der Minuspol der elektrischen Quelle mit dem Minuspol des Messgerätes verbunden ist. Das Gleiche gilt auch für die beiden Pluspole von Quelle und Messapparat.
Zur Reduzierung von Messfehlern sollte der Messbereich in das untere Drittel der Skala geschaltet werden.
Beim Ablesen der Spannung: Achten Sie darauf, dass der eingestellte Messbereich den Höchstwert der Skala ausgibt.

Gut zu wissen

Die elektrische Spannung wird über folgende Formel ermittelt:

U = W/Q

W (Ladung, die während einem bestimmten Zeitraum durch den geschlossenen Stromkreis fließt) beschreibt dabei die Arbeit zum Verschieben der Ladung, während Q die elektrische Ladung angibt.

Auf Basis des Ohmschen Gesetzes wird die Spannung über folgende Formel ermittelt:

U = I*R

I ist die elektrische Stromstärke und R der elektrische Widerstand.

Netzspannungen prüfen

Im Zuge von Renovierungsarbeiten werden häufig Lampen oder Steckdosen abmontiert. Um keinen gefährlichen Stromschlag verpasst zu bekommen, empfiehlt sich die Netzspannungsprüfung mit einem Spannungsmessgerät. Dabei wird festgestellt, ob auf den Leitungen und Anschlüssen Spannung liegt.

Achtung: Lassen Sie Messungen in Stromkreisen >33 V/AC und >70 V/DC nur von Fachkräften durchführen!

Spannungsnetzgeräte und Multimeter von Bürklin Elektronik

Bürklin Elektronik bietet als führender Distributor für elektronische Bauteile ein umfangreiches Sortiment an hochwertigen, effektiven Spannungsmessgeräten und Multimetern, sowie Zubehörbauteile wie Prüfspitzen oder Betriebsstundenzähler. Die Produktmerkmale sind nach dem jeweiligen Einsatzgebiet ausgerichtet.

Liegen die Messpunkte unter einer Isolier- oder Oxidschicht? Dann empfiehlt sich die Anwendung einer Prüfspitze mit Doppelfunktion zum Durchstoßen des Schutzmaterials. Oder wollen Sie ermitteln, wie viele Stunden lang ein elektrischer Verbraucher bereits in Betrieb ist? Tipp: Integrieren Sie einen Betriebsstundenzähler in den Schaltkreis!