Entwicklung der Gleichrichterschaltung

Problemstellung:

Wird ein Gleichstrommotor an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen, so vibriert er

nur. Der Einbau einer Diode kann dieses Problem nur ansatzweise lösen: Der Motor läuft –

allerdings nur mit pulsierender Gleichspannung. Dies bedeutet, dass der Motor im Wechsel

einmal Spannung erhält dann jedoch (bedingt durch die Diode) eine Leerlauf-Phase folgt.

Zielsetzung:

Es wird nach einer Möglichkeit gesucht, nach welcher der Motor zu jedem Zeitpunkt mit

Spannung versorgt wird; also unabhängig von der momentanen Polung der

Wechselspannungsquelle.

Liegt am unteren Pol Plus an, so läuft der Motor.

Idee:

Man baut eine zweite Leitung ein, die den Strom, wenn am

oberen Pol Plus anliegt, auf „die richtige Seite“ des Motors

bringt.

Problem:

Da der Strom stets den Weg des geringsten Widerstands

geht, gibt es einen Kurzschluss, wenn am unteren Pol Plus

anliegt !

Dies kann durch den Einbau einer weiteren Diode

verhindert werden.

Problem:

Liegt nun am oberen Pol Plus an, so findet der Strom den

Weg zum Minuspol nicht !

Um dieses Problem zu lösen, wird nun eine weitere

Leitung eingebaut (ebenfalls mit einer Diode versehen, um

Kurzschluss zu verhindern), die den Stromkreis für „Plus

oben“ schließt.

Problem:

Liegt am oberen Pol Plus an, so umgeht der Strom die

Diode. In der oberen Leitung muss folglich ebenfalls eine

Diode eingesetzt werden.

An Hand der Entwicklung zeigt sich, dass schlussendlich vier Dioden für die

„Gleichrichtung“ des Wechselstromes benötigt werden. Da die obigen Schaltpläne unserer

Norm widersprechen, wird dieser Gleichrichter wie folgt „umgezeichnet“:

Graetz-Gleichrichterschaltung

Mit dieser Schaltung gelingt es nun, aus Wechselstrom Gleichstrom „herzustellen“. Zeichnet

man den Graphen nun mit dem Oszilloskop auf, so ergibt sich folgendes Bild:

Hieraus wird ersichtlich, dass quasi der untere (negative) Spannungsanteil „nach oben

geklappt wird“. Somit haben wir „Gleichspannung“ vorliegen. Diese ist jedoch noch nicht

konstant. Die Spannung steigt bis zu einem Maximalwert an, um danach wieder auf Null zu

sinken. Man spricht von „welliger Gleichspannung“.

Zur Erinnerung: „Echte“ Gleichspannung würde folgendes Bild liefern:

Um die „Wellentäler“ des ersten Diagramms zu füllen, benötigt man ein Bauteil, das Energie

zwischenspeichert und immer dann abgibt, wenn die Spannung „abfällt“.

~

- +

U

t

U

t