AC zu DC: Wie funktioniert ein Einweggleichrichter?

die einfachste Möglichkeit Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln ist der sogenannte Einweg Gleichrichter wieder funktioniert wie man ihn verbessern kann und wo seine Grenzen liegen das alles erfahrt ihr im heutigen Video und damit willkommen bei Elektrotechnik einfach erklärt damit alle abgeholt sind starten wir mit einer kurzen Wiederholung zu gleich und Wechselstrom ein Gleichstrom Kreis hat immer einen Pluspol in der Regel mit rot markiert und von diesem aus fließt der Strom entsprechend der technischen Stromrichtung über den oder die Verbraucher zurück zum Minuspol wenn wir uns einmal den Spannungsverlauf mit dem Oszilloskop über den Verbrauchern anschauen dann sehen wir den fürgleichstrom typisch zeitlich konstanten Verlauf zur wechselspannungsdemonstration habe ich hier die Batterie als Gleichspannungsquelle entfernt und dafür meinen Funktionsgenerator angeschlossen der uns hier eine Wechselspannung reitstellt und die LED habe ich bei den Verbrauchern entfernt da diese Gleichspannung benötigt wie der Gleichstromkreis hat auch der Wechselstromkreis zwei Anschlüsse nur ist das hier nicht der Plus und Minuspol sondern wir haben einmal ein Leiter mit dem bezugspotenzial in der Hauselektrik Installation ist das der blaue Neutralleiter und der zweite Anschluss das ist dann in der Hausinstallation die Phase bei uns hier der rote Leiter und das Potential von diesem leit ändert sich periodisch in Bezug auf dieses bezugspotenzial und das ist dann eben genau diese berühmte Sinusschwingung das heißt das Potential von roten Leiter zu schwarzen Leiter in unserem Fall schwingt immer von negativer Spannung zu positiver Spannung die beiden charakteristischen Parameter von einem Wechselstrom oder Wechselspannung sind dabei die Frequenz das heißt wie oft sich die Schwingung innerhalb von einer Sekunde wie holt bzw die Periodendauer das ist der Kehrwert der Frequenz also wie lange es dauert bis eine Schwingung sich wiederholt und der zweite Wert ist die Amplitude also vom Bezugspotential hier bis zum Maximalwert der Schwingung und damit kommen wir jetzt zur entscheidenden Frage in diesem Video wie schaffen wir es den Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln wir müssen bewirken dass der Strom nur noch in eine Richtung fließt das heißt wir müssen diese negativen halb Wellen sperren und wenn wir mal so die üblichen Bauelemente durchgehen dann drängt sich natürlich ein Kandidat für diese Aufgabe auf nämlich die Diode Dioden haben eine Schlüsselrolle bei der Gleichrichtung rufen wir uns noch mal in Erinnerung in Sperrrichtung installiert verhindert die Diode Stromfluss auch wenn ich die Spannung hier immer weiter hochdrehe in Flussrichtung dagegen eingebaut fängt die Diode ab ihrer Flussspannung von in etwa 0,6 0,7 Volt den Strom anzuleiten und dieser nimmt dann auch exponentiell schnell zu und genau dieses diodenverhalten machen wir uns nun bei der Gleichrichtung zu nutze ich habe unseren Wechselstromkreis mit der Diode hier ergänzt und habe sie vor dem Widerstand im Verbraucher eingefügt mit Kanal 1 in gelb messen wir nun die Spannung die der Funktionsgenerator liefert unsere wech Spannungsquelle und mit Kanal 2 in blau messen wir die Spannung über unserem Verbraucher den Widerstand und jetzt wird spannend wenn wir uns Kanal 1 und 2 anschauen Kanal 1 ist zunächst wenig aufregend das ist einfach die Spannung die wir vorher schon gesehen haben vom Funktionsgenerator und Kanal 2 seht ihr jetzt das ist die Spannung hinter der Diode und wir sehen hier ich blende mal Kanal 1 aus dass immer nur die positiven Halbwellen von der Diode durchgelassen werden und die negative Halbwelle hier der Eingangsspannung wird von der Diode geblockt gesperrt und was auch noch interessant ist ist nämlich hier der Spannungsunterschied zwischen der Ausgangsspannung in blau und der Eingangsspannung in gelb ich blende hier mal die Curs ein die habe ich eben schon eingestellt und zoome hier mal noch etwas heran und wir sehen hier der Unterschied zwischen diesen zwei Spannungen sind ungefähr 700 mvol und das ist genau die Flussspannung der Diode natürlich fällt die Eingangsspannung hier immer an der Diode ab und deswegen ist die Ausgangsspannung dann um die Flussspannung niedriger wir haben nun tatsächlich die einfachste Form der Gleichrichtung nämlich den sogenannten einweggleichrichter hier gebaut die erzeugte Ausgangsspannung hier ist natürlich sehr weit von einer richtigen Gleichspannung entfernt aber schon mit einem Bauelement können wir das schon deutlich verbessern wenn wir noch mal die üblichen Bauelemente durchgehen auf der Suche nach einem spannungsglättenden Bauelement dann fällt natürlich direkt der Kondensator ins Auge wenn ich nun diesen 100 mikrofahrrad Elektrolytkondensator parallel zum Widerstand schalte dann achtet jetzt hier bitte auf die Ausgangsspannung und diese ist auf einmal extrem viel näher an einer Gleichspannung blenden wir noch mal Kanal 1 die Eingangsspannung ein wir sehen jetzt hier dass die Ausgangsspannung also die kondensatorspannung immer ansteigt wenn die Eingangsspannung die Ausgangsspannung übersteigt und wenn die Eingangsspannung wieder unter die Kondensator die Ausgangsspannung fällt dann entlät sich der Kondensator und das vollzieht sich hier eben zyklisch mit der Frequenz der Eingangsspannung schauen wir uns hier die Ausgangsspannung doch mal kurz genauer an gehen dazu auf Dopplung AC dass wir nur den Wechselanteil noch sehen und stellen die Skalierung hier so ein dass wir hier mehr sehen das sind jetzt 200 MV pro Division und wir sehen jetzt hier den restrippel auf unsere Ausgangsspannung die restwähligkeit die wird brumspannung genannt in unserem Fall 200 mvol wir haben ja anderthp divisions sind das also plus-us 300 MV was unsere Ausgang Spannung hier noch an Restwelligkeit hat jetzt wird manche einer sagen na ist do super diese 300 MV brumspannung ist doch schon gutes Ergebnis wir müssen dabei aber beachten dass ich hier einen ziemlich geringe Last mit 4,7 kg umgewählt habe und wenn wir diese Last vergrößern also einen geringeren Widerstand wählen dann seht ihr folgendes an der brumspannung ich ersetze jetzt hier den 4,7 kOhm Widerstand mit einem ein kilohm Widerstand und ihr seht hier die bromspannung ist schon deutlich deutlich größer ich habe die Skala jetzt hier auf 500 MV pro Division gesehen und wir sehen wir sind jetzt schon bei plus-us 1 Volt Restwelligkeit ihr seht also der Einweg Gleichrichter hat ganz klar seine Grenzen je höher die Stromaufnahme von unserem Verbraucher ist desto geringer ist die Qualität von unserer Ausgangsspannung die restwäig also die brumspannung steigt und zudem kann der Einweg Gleichrichter auch immer nur die positive Halbwelle von unserer eingangssinusspannung nutzen und deswegen ist es nicht wirklich eine Schaltung für die Praxis eine Weiterentwicklung des Einweg gleichrichtes die auch wirklich in realen Geräten vorkommt lernen wir im nächsten Video kennen bis dahin macht's gut und ciao