Entwicklung der Gleichrichterschaltung - kienzlers

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:
U
t
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:
U
t
Um die „Wellentäler“ des ersten Diagramms zu füllen, benötigt man ein Bauteil, das Energie
zwischenspeichert und immer dann abgibt, wenn die Spannung „abfällt“.