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VoltBase Bauteile Gleichrichter
Thema 35 Bauteile

Gleichrichter

Aus Wechselstrom wird Gleichstrom: Einweg- und Brückengleichrichter einfach erklärt, mit Glättung und Rechenbeispielen.

ca. 6 Minuten Grundlagen Quiz mit 10 Fragen
01

Worum geht es?

Aus der Steckdose kommt Wechselstrom: Er ändert 50-mal pro Sekunde seine Richtung. Handys, LED-Treiber, Steuerungen und Computer brauchen aber Gleichstrom, der immer in dieselbe Richtung fließt.

Ein Gleichrichter macht aus Wechselstrom Gleichstrom. Er besteht aus Dioden, den Einbahnstraßen für Strom. Geschickt zusammengeschaltet, lenken sie den Strom so, dass er im Verbraucher immer gleich herum fließt.

Brückengleichrichter mit vier Dioden Eine Wechselspannungsquelle speist vier Dioden, die als Raute geschaltet sind. Oben kommt Plus, unten Minus heraus. Dazwischen hängt der Verbraucher, durch den der Strom immer in dieselbe Richtung fließt. WechselspannungQuelle G1, z. B. 12 V V1V2V3V4 4 Dioden +− Verbraucher R1bekommt Gleichstrom Egal, wie herum der Wechselstrom fließt: Durch R1 fließt er immer gleich herum
Brückengleichrichter (Graetzschaltung): Ist links oben Plus, fließt der Strom über V1, durch den Verbraucher und zurück über V4. In der anderen Halbwelle nimmt er den Weg über V2 und V3. Beide Male fließt er von oben nach unten durch R1. Die rote Leitung führt Gleichstrom. Die kleine Brücke im Draht unten heißt: Die Leitungen kreuzen sich nur und sind nicht verbunden.
02

Einweg, Brücke und Glätten

  • Einweggleichrichter: nur eine Diode. Sie lässt eine Halbwelle durch und sperrt die andere. Die Hälfte der Zeit kommt nichts an. Einfach, aber schlecht.
  • Brückengleichrichter (Graetzschaltung): vier Dioden. Beide Halbwellen werden genutzt, die untere wird nach oben „geklappt“. Das ist die Standardlösung in Netzteilen.
  • Glätten: Ein großer Kondensator hinter dem Gleichrichter (Ladekondensator) speichert Energie in den Spitzen und gibt sie in den Tälern ab. So wird aus dem Holpern eine fast glatte Linie.
Spannungsverlauf vor und nach dem Gleichrichten Oben eine Wechselspannung mit Plus- und Minus-Halbwellen. In der Mitte nach dem Einweggleichrichter: nur die Plus-Halbwellen bleiben, dazwischen Lücken. Unten nach dem Brückengleichrichter: alle Halbwellen zeigen nach oben. Mit Kondensator wird daraus eine fast glatte Linie. Wechselspannungvor dem Gleichrichter Einweggleichrichter1 Diode: Lücken Brückengleichrichter4 Dioden: keine Lücken gestrichelt: mit Kondensator geglättet
Vom Wechselstrom zum Gleichstrom: Oben die Wechselspannung, die abwechselnd nach oben und unten geht. Der Einweggleichrichter schneidet die untere Hälfte einfach ab. Der Brückengleichrichter klappt sie nach oben. Ein Kondensator füllt die Täler auf, wie ein kleiner Wasserspeicher, und es entsteht fast glatter Gleichstrom.

Nach einem Brückengleichrichter am 50-Hz-Netz gibt es 100 Hügel pro Sekunde, weil jede Halbwelle einen Hügel liefert. Diese Restwelligkeit mit 100 Hz hört man manchmal als leises Brummen.

Zwei flache schwarze Brückengleichrichter mit je vier Beinchen, auf einem ist Plus, Wellenlinie und Minus aufgedruckt
Brückengleichrichter GBL04: Alle vier Dioden stecken in einem Gehäuse. Der Aufdruck zeigt die Anschlüsse: außen + und − für den Gleichstrom, in der Mitte die beiden ~ für den Wechselstrom. Dieser Typ verträgt 4 A und 400 V.

Foto: Retired electrician, „GBL04 diode bridge“, Lizenz: CC0 (gemeinfrei), Quelle: Wikimedia Commons, verkleinert.

03

Formeln

Scheitelwert
Û=U · √2
U = Effektivwert der Wechselspannung
Geglättete Spannung (Brücke)
UDC≈Û − 1,4 V
ohne Last · 2 Dioden je 0,7 V

Der Kondensator lädt sich auf die Spitze der Wechselspannung auf, nicht auf den Effektivwert. Deshalb ist die geglättete Gleichspannung höher als die Wechselspannung, die auf dem Trafo steht. In der Brücke fließt der Strom immer durch zwei Dioden, das kostet zweimal 0,7 V.

04

Rechenbeispiele

01 Welche Gleichspannung kommt heraus?

Ein Trafo liefert 12 V Wechselspannung. Dahinter sitzen ein Brückengleichrichter und ein Ladekondensator. Welche Spannung misst du ohne Last?

  1. Û = 12 V · 1,414 ≈ 17,0 V
  2. UDC ≈ 17,0 V − 1,4 V = 15,6 V
  3. Ergebnis: rund 15,6 V Gleichspannung

Was heißt das? Aus „12 V Wechsel“ werden fast 16 V Gleich. Wer das nicht weiß, wundert sich über die hohe Messung.

02 Wie oft holpert es?

Das Netz hat 50 Hz. Wie groß ist die Frequenz der Hügel nach dem Brückengleichrichter?

  1. Jede Periode hat zwei Halbwellen, beide werden genutzt.
  2. f = 2 · 50 Hz = 100 Hz
  3. Ergebnis: 100 Hz, beim Einweggleichrichter nur 50 Hz
05

Typische Fehler

  • Effektivwert statt Spitze gerechnet: Mit Ladekondensator liegt die Gleichspannung beim Scheitelwert, also etwa beim 1,4-Fachen.
  • Elko falsch gepolt: Ein Elektrolytkondensator hat Plus und Minus. Falsch herum kann er platzen.
  • Anschlüsse vertauscht: Am Brückengleichrichter gehört Wechselstrom an die beiden ~, Plus und Minus sind der Ausgang.
Merke

Ein Gleichrichter macht aus Wechselstrom Gleichstrom. Der Brückengleichrichter mit vier Dioden nutzt beide Halbwellen, ein Ladekondensator glättet. Die geglättete Spannung liegt etwa beim Scheitelwert: U · √2 minus 1,4 V.

06

Quiz: Teste dich

Zehn Fragen zum Thema Gleichrichter. Nach jeder Antwort bekommst du eine Erklärung. Dein Fortschritt wird auf diesem Gerät gespeichert.

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