Wie bereits im Kapitel "Gleichrichter I" der Klasse E gezeigt, lässt eine einzelne Diode nur die positive Halbwelle durch. Damit daraus eine nutzbare Gleichspannung entsteht, wird zusätzlich mindestens ein Kondensator benötigt, der die pulsierende Ausgangsspannung glättet (siehe Schaltung A-5.5.1 ).
Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt ein Koordinatensystem mit einer horizontalen Achse „5 ms/Div.“ und einer vertikalen Achse „3 V/Div.“. Der Nullpunkt unten links trägt die Beschriftung „0 V“. Das Gitter besteht aus sieben horizontalen und sieben vertikalen Gitterlinien. Eine Kurve verläuft ausschließlich zwischen der fünften und der sechsten Gitterlinie und beginnt zunächst steil, geht in ein abgerundetes Maximum über und läuft dann etwas flacher aus. Nach zwei vertikalen Gitterlinien beginnt ein neuer Zyklus.">
Abbildung A-5.5.2: Welligkeit der Ausgangsgleichspannung $U_L$
Bei der Bemessung von Diode und Kondensator müssen wir jedoch wissen, dass die Trafo-Spannungen als Effektivspannungen $U_{\mathrm{eff}}$ angegeben werden. Somit müssen wir die Spitzenspannung $\hat{U}$ vorher bestimmen.
$\hat{U} = \sqrt{2} \cdot U_{\mathrm{eff}}$
Wenn an einem Transformator z. B. die Spannung $U_a = 15 V$ angegeben ist, rechnen wir:
$\hat{U} = \sqrt{2} \cdot U_{\mathrm{eff}} = \sqrt{2} \cdot 15 V = 21,21 V$
Somit wird sich ohne Last eine Leerlaufspitzenspannung von ca. $21 V$ einstellen.
Prüfungsfrage AD302
Berechnen Sie für diese Schaltung die Leerlaufspannung an den Klemmen A - B.
Lösung
A
Zirka 21 V
B
Zirka 42 V
C
Zirka 30 V
D
Zirka 15 V
Bei nachfolgender Frage müssen wir das Übersetzungsverhältnis vom Trafo anwenden, um unsere Ausgangsspannung zu ermitteln. Wir setzten also für die effektive Eingangsspannung $U_{\mathrm{eff}}$ ein zwanzigstel der Trafoeingangsspannung von $230 V$ ein. Von der Spitzenspannung können wir dann die Hälfte der Spannung nochmal addieren um den Sicherheitsaufschlag zu berücksichtigen.
Prüfungsfrage AD303
Welche Spannungsfestigkeit des Kondensators sollte mindestens gewählt werden, wenn das Transformationsverhältnis 20:1 beträgt und ein Sicherheitsaufschlag auf die Spannungsfestigkeit von 50 % berücksichtigt werden soll?
Lösung
A
35 V
B
10 V
C
16 V
D
25 V
Für die Lösung der folgenden Aufgabe müssen wir erkennen, dass der Spitzenwert der negativen Halbwelle und die Kondensatorspannung sich addieren und die Diode in Sperrrichtung belasten. Dies ist die höchste Spannung, die an der Diode in Sperrrichtung auftreten kann.
Wir rechnen: $U_{\mathrm{sperr}} = 2 \cdot \hat{u}$
Zu berücksichtigen sind dann noch das Übersetzungsverhältnis $5 : 1$ des Netztransformators und der Sicherheitsaufschlag von $20 %$.
Prüfungsfrage AD304
Bei einem Transformationsverhältnis von 5:1 sollte die Spannungsfestigkeit der Diode (max. Spannung plus 20 % Sicherheitsaufschlag) in dieser Schaltung nicht weniger als ...
Lösung
A
130 V betragen.
B
156 V betragen.
C
90 V betragen.
D
78 V betragen.
