Ohne Glätteisen ist es, als hätte man keine Hände. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter

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Beantworten Sie zunächst die einfache Frage: „Wie hoch ist die Spannung im Netzwerk?“ Sicherlich werden die meisten sagen; „220 Volt“. Andere werden auch hinzufügen: „Variable, 50 Hertz.“ Das alles ist natürlich wahr. Die Spannung (effektiv) beträgt in den meisten Beleuchtungssystemen 220 V und ist alternierend, sinusförmig, wobei die Frequenz der Sinusschwingungen 50 Hz beträgt, was einer Wiederholungsperiode von 20 Millisekunden entspricht.

Fig. 1

Aber nur wenige wissen, dass der Amplitudenwert der Spannung im Netzwerk etwa 310 V beträgt und der Unterschied (Bereich) zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert bis zu 620 V beträgt (Abb. 1, a). Es ist nicht schwer, den Amplitudenwert zu berechnen – Sie müssen die effektive Spannung mit √ multiplizieren2. Was bringt das? Auf diese Weise können Sie berechnen, welche Gleichspannung aus einer Wechselspannung entsteht, wenn diese gleichgerichtet wird.

Dies geschieht mittels Halbleiterdioden (Abb. 2a). Die Diode (sie wird mit dem Symbol VD1 bezeichnet) hat zwei Elektroden – die Kathode (k) und die Anode (a). Strom durch die Diode kann nur in Richtung von der Anode zur Kathode fließen (entlang des „Pfeils“ ihres grafischen Bildes). Auf der Rückseite fließt fast kein Strom durch die Diode (besonders wenn es sich um Silizium handelt) – man sagt, dann sei die Diode „geschlossen“.

Fig. 2

Um eine möglichst perfekte Gleichrichtung – Vollwelle – zu gewährleisten, werden vier (VD1 – VD4) Dioden zu einer sogenannten Brückenschaltung zusammengefasst (Abb. 2b). Es gibt aber auch fertige Diodenbrücken – in Abb. 2,c zeigt einen davon – VD1.

Ein Zweiwellen-Brückengleichrichter funktioniert so.

Stellen wir uns eine gewöhnliche HL1-Glühlampe mit einer Spannung von 220 V vor. Dann gemäß dem Diagramm in Abb. 3, und es wird ungefähr so ​​leuchten, als ob überhaupt keine Dioden VD1 - VD4 vorhanden wären. Immerhin, wenn die in Abb. 10 gezeigte Spannungspolarität 3 ms lang im Netzwerk wirkt. In 1b fließt Strom durch die Diode VD1, die Lampe HL4 und die Diode VD10. Wenn sich während der nächsten 3 ms die Polarität der Spannung im Netzwerk in die entgegengesetzte Richtung ändert (Abb. 3, c), fließt Strom durch VD1, Pumpe HL2 und Diode VD1. Mit anderen Worten, jetzt fließt der Strom durch die HL1-Lampe immer in die gleiche Richtung und nicht in verschiedene Richtungen, wie in Abb. 1 im Wechselstromnetz. Bei einer Glühlampe scheint das jedoch gleichgültig zu sein – ihr Glühfaden erwärmt sich gleichmäßig, egal in welche Richtung der Strom fließt. Die Erwärmung ist die gleiche, wenn wir gemäß der Grafik in Abb. eine Spannung an die Lampe anlegen. 50,a (Wechselspannung mit einer Frequenz von 1 Hz) oder gemäß der Grafik in Abb. 100b (pulsierende Spannung mit einer Frequenz von XNUMX Hz).

Fig. 3

Wenn Sie nun einen Oxidkondensator (Elektrolytkondensator) C1 parallel zur Lampe anschließen (in Abb. 3d), blinkt die Lampe HL1 viel heller. Schließlich reicht der Stromvorrat im Kondensator C1 fast aus, um den Spannungsabfall in den „Pausen“ zwischen den einzelnen Wellen auszugleichen. Folglich liegt die Spannung am Kondensator C1 nahe am Amplitudenwert von 310 V (Abb. 1c). Bei einem solchen Experiment kann es sein, dass unsere Glühbirne einfach durchbrennt!

Wir gehen davon aus, dass unser Experiment rein spekulativ ist – es ist unwahrscheinlich, dass Sie eine so hohe Spannung (310 V!) benötigen, wie sie mittlerweile in der Lampentechnik beliebt ist. Heutzutage kommt die Transistor- und Mikroschaltungstechnologie mit 10- bis 50-mal geringeren Spannungen zurecht. Ja, das ist gut – dieses Niveau ist schon ziemlich sicher.

Reduzieren wir die Spannung wie gewohnt – mit einem Abwärtstransformator T1 (Abb. 4). Es kann die Glühlampe eines alten Röhrenfernsehers sein. Wenn an der Primärwicklung I 220 V anliegen, beträgt die Spannung an der Sekundärwicklung II etwa 7,5 V. Wir wissen bereits, dass dies der effektive Spannungswert ist. Dies bedeutet, dass der Amplitudenwert 1,41-mal größer erscheinen sollte und etwa 10,5 V beträgt. Am Kondensator C1 wird er jedoch tatsächlich etwas kleiner sein, nämlich etwa 9 V. Tatsache ist, dass wir dies bisher herkömmlicherweise nicht berücksichtigt haben der Spannungsabfall über zwei „offene“ Dioden. Und es ist weder mehr noch weniger – etwa 1,4 V (für Siliziumdioden). Daher erhalten wir in Wirklichkeit eine konstante Spannung von etwa 9 V. Und unser Netzgleichrichter kann als Batterie „Krona“, „Korund“, „Oreol-1“ oder als Batterie 7D-0, 115-U1.1 dienen. Mit einem solchen Gleichrichter ist es durchaus möglich, einen kleinen Empfänger, einen kleinen Player mit Strom zu versorgen ...

Fig. 4

Für den Anschluss an das Netzwerk verwendet der Gleichrichter einen normalen XP1-Stecker (Abb. 4). Der Anschluss des Geräts erfolgt über eine XS1-Buchse, die einer alten Krona-Batterie entnommen ist. Der Oxidkondensator C1 kann von beliebiger Art sein: Je größer seine Kapazität, desto besser, desto geringer ist die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung. Die Diodenbrücke VD1 kann mit jedem Buchstabenindex aus Diodenbaugruppen der Serien KTs405, KTs402 übernommen werden. Wenn keine fertige Baugruppe vorhanden ist, wird diese durch eine Brücke aus vier Dioden ersetzt. Die am besten geeigneten Dioden für einen solchen Ersatz sind die Serien KD105 oder KD208, KD209. Sie können aber auch die moderne KD226-Serie verwenden oder die früher beliebten Dioden der D226-Serie verwenden. Wenn man Germanium- statt Siliziumdioden verwendet, erhöht sich die gleichgerichtete Spannung auf fast 10 V, was für das Gerät jedoch durchaus akzeptabel ist. Der resultierende „Zusatz“ erklärt sich aus der Tatsache, dass Germaniumdioden einen geringeren Durchlassspannungsabfall (ca. 0,4 V pro Diode) aufweisen als Siliziumdioden (ca. 0,7 V). Es ist durchaus möglich, dass begeisterte Funkamateure solche Dioden herumliegen haben und sie teilen. Alte Dioden der D7-Serie (z. B. D7Zh, D7E) funktionieren sehr gut. Aber auch die älteren sind geeignet – DGC-24, DGC-25, DGC-26, DGC-27.

Vergessen Sie nicht, die Dioden vor dem Zusammenbau auf Funktionsfähigkeit zu prüfen; dies ist besonders wichtig, wenn Sie sie zufällig in die Hände bekommen. Sie können sie auf unterschiedliche Weise überprüfen, am besten geht dies jedoch mit einem Ohmmeter. In einer Richtung hat die Diode (insbesondere wenn es sich um Germanium handelt) einen sehr kleinen Widerstand, in der anderen Richtung dagegen einen sehr großen Widerstand (wenn es sich um Silizium handelt).

Autor: W. Wassiljew

Siehe andere Artikel Abschnitt Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter.

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