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Elektrizität 3



Sie ahnen es vermutlich schon, dass nun genau der umgekehrte Weg beschrieben wird, nämlich einen Wechselstrom umzuwandeln. Oben haben wir dazu ein klassisches Beispiel mit sinusförmiger Kurve. Und unten sehen Sie einen wichtigen Halbleiter dazu, nämlich eine Diode. Die lässt ja bekanntermaßen Strom bis zu einem gewissen Grad nur in einer Richtung durch.


Leider hat macht das eine einzige Diode mit einer unangenehmen Begleiterscheinung. Sie schneidet eben einfach nur die Kurve im unteren Quadranten komplett weg. D.h. hier gibt es einen riesigen Energieverlust, den wir uns natürlich nicht erlauben können, ganz abgesehen von der Wärme an der Diode selbst, die noch zusätzlich abgeführt werden müsste.


So lückenhaft verliefe dann die Ausgangsspannung. Wären diese positiven Spannungsverläufe ganz nah beieinander, könnte man die effektiv dauerhaft abzugreifende ziemlich weit oben, also so bei Zweidritteln der Maximalspannung als gerade Linie einzeichnen. So aber sackt diese ein ganzes Stück weit nach unten.


Aber es gibt eine technische Lösung dieses Problems. Man muss statt einer vier Dioden verwenden und die in der oben gezeigten Art verschalten. Was passiert da eigentlich? Schauen wir uns einfach einmal die unterste waagerechte Linie, den einen Pol der ankommenden Wechselspannung an.

Hier kann ja gegenüber dem anderen Pol bekanntlich positive oder negative Spannung vorliegen. Positive leitet die untere linke Diode direkt durch zum positiven Pol des Gleichstrom-ausgangs. Der Weg zum negativen wird durch die untere rechte Diode verhindert. Negativer Spannung unten links wird zum Minuspol des Gleichstrom-Ausgangs durchgelassen, der Weg zum positiven Pol entsprechend verhindert.


Das Ergebnis sehen Sie hier: Die negative Ausprägung des Spannungsverlaufs wurde in eine positive umgewandelt, negative Halbwellen sozusagen nach oben umgeklappt. Jetzt kann man die effektiv dauerhaft erzielbare Spannung ungefähr bei Zweidritteln der Maximalspannung annehmen.


Natürlich wollen wir die Problemlösung auch auf dreiphasigen Wechselstrom übertragen. Im Kfz-Bereich kennt man diese Lösung schon so lange, wie es einen Drehstromgenerator gibt. Die drei Spannungen werden im Bild oben in den drei Wicklungen des Stators erzeugt. Zusammenführen darf man sie nicht, denn sie sie sind unterschiedlich, weil zeitversetzt. Aber wieder trennen die Dioden sauber Plus und Minus, vermeiden also jeglichen Kurzschluss.


Im Bild unten haben wir nicht nur die neue, noch viel höhere Wirklinie, sondern die einzelnen Spitzen, die sozusagen im Dauerbetrieb nicht erreicht werden. Es wird deutlich, dass durch die ursprünglich ineinander verschachtelten Sinuskurven die Verluste beim Übergang von Wechsel- zu Gleichstrom noch einmal deutlich verringert werden konnten.








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