GET-Gleichrichterberechnungen

[EAM/EMT]

Gleichspannungsberechnung

Hier wird nun endlich der Unterschied zwischen den Spannungsarten augenfällig. Das gewährt uns auch ein Blick in die Praxis unserer Laborübungen.

Einweggleichrichter

Der Gleichrichter erzeugt eine Welle

je Periode 		Schaltbild:
Einweggleichrichter

Umrechnung der Ausgangs- zur Eingangsspannung
a) für den Gleichrichter:

\( U_{3 DC} = 0,45 \cdot U_{2 AC} \)

b) für den Transformator:

\( U_{3 DC} = 2,22 \cdot U_{2 AC} \)

Praktisch sieht's so aus: Der Gleichrichter liefert eine Halbwelle je Periode.


Einweggleichrichtung

Die Gleichspannung hat die "volle Welligkeit" \( U_{S} = U_{Br} = \sqrt{2} \cdot U_{2 eff} \)

\( U_{Br} \) ist dabei die sogenannte "Brummspannung", eine Gleichspannung, die dauernd ihre Größe ändert, was man bei Audioverstärkern als Brummen im Lautsprecher hören kann.

Zweipuls-Mittelpunktschaltung

Der Gleichrichter erzeugt zwei Wellen

je Periode, allerdings mit zwei separaten Trafowicklungen (daher der Name: Mittelpunktsschaltung) 		Schaltbild:
Zweiweggleichrichter

Umrechnung der Ausgangs- zur Eingangsspannung
a) für den Gleichrichter:

\( U_{3 DC} = 0,45 \cdot 2 \times U_{21 AC} \)

b) für den Transformator:

\( U_{3 DC} = 2 \times 1,11 \cdot U_{2 AC} \)

Praktisch sieht's so aus: Der Gleichrichter liefert zwei Halbwellen je Periode.


Zweiweggleichrichtung

Die Gleichspannung hat die "volle Welligkeit", allerdings die doppelte Anzahl an Wellen, \( U_{Br} = U_{S} = \sqrt{2} \cdot U_{2..eff} \) weshalb tatsächlich die doppelte Leistung (\( 2 \times ... \)) aus dem Trafo bezogen werden kann, er hat schließlich auch zwei Sekundärwicklungen.
Die Wicklungsspannung je Diode ist nur mehr die Hälfte wie oben, oder praktisch die selbe N2 nur eben mit Mittelanzapfung.

\( U_{Br} \) ist auch hier die Brummspannung.

Zweiweggleichrichter, Zweipuls-Brückenschaltung

Der Gleichrichter erzeugt zwei Wellen

je Periode, jetzt zwar mit einer Trafowicklung, dafür aber mit doppeltem Diodenaufwand. 		Schaltbild:

Umrechnung der Ausgangs- zur Eingangsspannung
a) für den Gleichrichter:

\( U_{3 DC} = 0,9 \cdot U_{2 AC} \)

b) für den Transformator:

\( U_{3 DC} = 1,11 \cdot U_{2 AC} \)

Praktisch sieht's so aus: Der Gleichrichter liefert zwei Halbwellen je Periode.


Einweggleichrichtung

Die Gleichspannung hat die "volle Welligkeit", und die doppelte Anzahl an Wellen, \( U_{Br} = U_{S} = \sqrt{2} \cdot U_{2..eff} \) wie bei der M2-Schaltung, jedoch den doppelten Diodenaufwand. Es sind je Welle immer zwei in Reihe geschaltene Dioden im Einsatz,
was bei kleineren Gleichspannungen eigentlich berücksichtigt werden muss.
Diese Korrektur steckt nicht in den Formeln, sondern wird in der Praxis einfach mit überschüssigen Windungen der Sekundärwicklung erledigt.

\( U_{Br} \) ist auch hier die Brummspannung.

Dreipuls-Mittelpunktschaltung

Der Gleichrichter erzeugt drei Wellen

je Periode, dafür wird ein Drehstromtrafo benötigt. 		Schaltbild:

Umrechnung der Ausgangs- zur Eingangsspannung
a) für den Gleichrichter:

\( U_{3 DC} = 1,17 \cdot U_{2 AC} \)

b) für den Transformator:

\( U_{3 DC} = 0,9 \cdot U_{2 AC} \)

Praktisch sieht's so aus: Der Gleichrichter liefert drei Buckelwellen je Periode.


Dreiphasengleichrichtung

Die Gleichspannung hat die "volle Welligkeit", und die doppelte Anzahl an Wellen, \( U_{Br} = 0,13 \cdot U_{2..eff} \) wie bei der M2-Schaltung, jedoch den doppelten Diodenaufwand. Es sind je Welle immer zwei in Reihe geschaltene Dioden im Einsatz,
was bei kleineren Gleichspannungen eigentlich berücksichtigt werden muss.
Diese Korrektur steckt nicht in den Formeln, sondern wird in der Praxis einfach mit überschüssigen Windungen der Sekundärwicklung erledigt.

\( U_{Br} \) ist auch hier die Brummspannung.

Sechspuls-Brückenschaltung

Der Gleichrichter erzeugt sechs Wellen

je Periode, dafür wird ein Drehstromtrafo benötigt. 		Schaltbild:

Umrechnung der Ausgangs- zur Eingangsspannung
a) für den Gleichrichter:

\( U_{3 DC} = 1,35 \cdot U_{2 AC} \)

b) für den Transformator:

\( U_{3 DC} = 0,74 \cdot U_{2 AC} \)

Praktisch sieht's so aus: Der Gleichrichter liefert sechs kleine Buckelwellen je Periode.


Dreiphasengleichrichtung

Die Gleichspannung hat die "kleinste Welligkeit", \( U_{Br} = 0,03 \cdot U_{2..eff} \) hier braucht es praktisch keine Glättung mehr.

\( U_{Br} \) ist auch hier die Brummspannung.

Vergleich und Berechnung von Gleichrichtern

Wir verwenden zur Umrechnung die bekannten Tabellenwerte und ersparen uns die Mathematik dazu. Wer sich für mehr interessiert, kann hier nachsehen.

Zahlenspiel