Gleichrichterschaltungen
Gleichrichter haben zur Aufgabe, aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung zu machen. Man findet sie zumeist in Netzteilen, Generatoren, Frequenzumrichter. Generell kann man unterscheiden in ungesteuerte Gleichrichter, welche Dioden verwenden und gesteuerte Gleichrichter, welche Thyristoren verwenden. Ebenso kann eine grobe Unterscheidung gemacht werden in einphasige Gleichrichter für Wechselspannung und dreiphasige Gleichrichter für Drehstrom.
Einweg-Gleichrichterschaltung E1U
Diese Schaltung ist die einfachste Gleichrichterschaltung bestehend aus nur einer Diode. Lediglich die positive Halbwelle der Wechselspannung wird ausnützt; die negative Halbwelle wird gesperrt. Diese Schaltung hat folgende Eigenschaften:
- Hoher Brummspannungsanteil
- große Restwelligkeit am Verbraucher
- unsymmetrische Belastung der Wechselstromquelle
Einweg-Gleichrichterschaltung E1U - Funktionsweise, Schaltung
Brückengleichrichter B2U
Die Zweipuls-Brückenschaltung bzw. der Brückengleichrichter B2U nutzt beide Wechselspannungshalbwellen aus und ist damit die meist verwendete Gleichrichterschaltung. Da beide Halbwellen der Wechselspannung genutzt werden beträgt der arithmetische Mittelwert der Leerlaufspannung auf der Ausgangsseite doppelt so viel wie bei der Einpuls-Schaltung. Zudem ergibt sich ein niedriger Brummspannungsanteil und damit ein niedriger Glättungsaufwand.
Brückengleichrichter B2U Funktionsweise Animation
Beachte besonders für kleine Spannungen: Bei der Gleichrichtungen sind immer jeweils 2 Díoden leitend, d.h. die Ausgangsspannung vermindert sich um die Schwellspannung zweier Díoden (Si-Díoden ca. 0,7V). Dies wirkt sich besonders für kleine Spannungen negativ aus:
Ausgangsspannung Brückengleichrichter B2U
Es gilt: Uamax = Uemax - 2 x UF
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Bei der Bestimmung des idealen Mittelwertes der Ausgangsspannung gehen wir vom Idealfall aus, d.h. Spannungsabfall an einer Diode: UF = 0V.
Udi = 0,9 ⋅ Ue , wobei U1 der Effektivwert der Eingangsspannung
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Brückenschaltung glätten
Um die Restwelligkeit bzw. Brumm zu glätten, kann ein sogenannter Glättungskondensator parallel zum Verbraucher im Gleichstromkreis geschaltet werden. Zum Einsatz kommen hier zumeist Elektrolytkondensatoren (sind gepolt), welche die erforderliche Kapazität aufbringen können.
Brückengleichrichter B2U mit Glättungskondensator - Ausgangsspannung
Generell gilt, die Kapazität des Glättungskondensators ist umso größer, die größer die Last und je größer der Brumm ist. Wir wenden folgende Faustformel an:
C = I * Δt
. ΔU
C die zu errechnende Kapazität vom Kondensator
I Laststrom
Δt Periodendauer in ms (10 ms bei 50 Hz)
ΔU Brummspannung