7 Drehstromgleichrichter

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Leander Lenz
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1 Drehsromgleichricher 7 Drehsromgleichricher 7.1 Mielpnk-Schalng (Halbbrücke) (3-plsiger Gleichricher) In bbildng 7-1 sind die drei Sekndärwicklngen eines Drehsrom-Transformaors in Sernschalng dargesell. Der Transformaor gib an den Klemmen, nd jeweils gegen den Sernpnk die Spannngen 1, nd ab (Srangspannngen). bbildng 7-1 Einweggleichricher am Drehsromnez 1 Wie in der bbildng 7-2 dargesell, sind die Spannngen 1, nd jeweils m 120 gegeneinander verschoben. 1 bbildng 7-2 Srangspannngen am ω π 3π Drehsromransformaor 2π 4π Die Srangspannngen werden über drei Dioden (,, ) gleichgeriche, die Gleichspannng wird anschließend der Las zgeführ.. Jede der drei Transformaorwicklngen bilde zsammen mi einer Diode nd dem Laswidersand einen Sromkreis mi Einweggleichrichng. bbildng 7-3 zeig dies am Beispiel der Wicklng 1. D1 bbildng 7-3 Einweggleichrichng von Srang 1 1 Da jeweils die posiivse Srangspannng von den Dioden drchgeschale wird, ergib sich drch die Gleichrichng eine sgangsspannng =, die der posiiven Hüllkrve der drei Srangspannngen ensprich (bbildng 7-4). 94

Der Transformaor gib an den Klemmen, nd jeweils gegen den Sernpnk die Spannngen 1, nd ab (Srangspannngen).

2 Drehsromgleichricher bbildng 7-4 Gleichspannngsverlaf nach dem Gleichricher 1 Eine Diode is jeweils dann leiend, wenn die Spannng im zgehörigen Srang des Transformaors die posiivse aller drei Srangspannngen is. Dies is innerhalb der posiiven Halbwelle der jeweiligen Srangspannng zwischen 30 nd 150 der Fall. bbildng 7-5 Sromverlaf drch die Las nd die Dioden (ohne zsäzliche Gläng) In der Sperrphase lieg an den einzelnen Dioden die jeweils negaivse ßenleierspannng (Spannng zwischen je zwei der Klemmen,, ). bbildng 7-6 zeig den Zsammenhang zwischen Srom nd Spannng an einer Diode am Beispiel der. bbildng 7-6 Srom nd Spannng an der Diode D Drch eine Drosselsple (Indkiviä L) können Srom nd Spannng an der Las weigehend gegläe werden. bbildng 7-7: Gläng des Lassromes mi einer Drossel 1 L 95

bbildng 7-5 Sromverlaf drch die Las nd die Dioden (ohne zsäzliche Gläng) In der Sperrphase lieg an den einzelnen Dioden die jeweils negaivse ßenleierspannng (Spannng zwischen je zwei der Klemmen,, ).

3 Drehsromgleichricher Es ergib sich dann ein recheckförmiger Sromverlaf drch die einzelnen Dioden. bbildng 7-8 Sromverlaf drch die Las nd die Dioden (mi Gläng) 7.2 Drehsrom-Brückengleichricher (6-plsiger Gleichricher) bbildng 7-9 Drehsrom- Brückengleichricher D 5 1 D 4 Der Drehsrom-Brückengleichricher beseh as zwei komplemenären Halbbrücken: Drei Gleichricherdioden (,, D 5 ) bilden die posiive Halbbrücke, mi der das jeweils posiivse der Poeniale an den Klemmen,, an die sgangsklemme geleg wird. Zwischen der Klemme nd dem Sernpnk des Drehspannngssysems könne die posiive Gleichspannng gemessen werden (posiive Hüllkrve der Srangspannngen 1,, wie bei der Einweggleichrichng nach bschni 7.1). Drei weiere Dioden (, D 4, ) bilden die negaive Halbbrücke, mi der das jeweils negaivse der Poeniale an den Klemmen,, an die sgangsklemme B geleg wird. Zwischen der Klemme B nd dem Sernpnk des Drehspannngssysems könne die negaive Gleichspannng B gemessen werden (negaive Hüllkrve der Srangspannngen 1,, ; Einweggleichrichng der negaiven Halbwellen). bbildng 7-10 sgangsspannngen des Drehsrom-Brückengleichrichers B B 96

Gleichricherdioden (,, D 5 ) bilden die posiive Halbbrücke, mi der das jeweils posiivse der Poeniale an den Klemmen,, an die sgangsklemme geleg wird.

4 Drehsromgleichricher Grndsäzlich werden jedoch nich diese beiden af den Sernpnk bezogenen Gleichspannngen nd B, sondern die zwischen den sgangsklemmen nd B der Brückenschalng liegende Gesamspannng als sgangsspannng verwende. In bbildng 7-10 sind diese drei genannen Spannngen eingezeichne. Die Gesamspannng ergib sich z jedem Zeipnk as dem bsand der posiiven zr negaiven Hüllkrve der Srangspannngen = + B = + B Eine an die sgangsklemmen nd B angeschlossene Las wird z jedem Zeipnk über die posiive Halbbrücke mi dem jeweils posiivsen nd über die negaive Halbbrücke mi dem jeweils negaivsen der Poeniale an den Klemmen,, verbnden. Mi dem Drehsrom- Brückengleichricher werden daher nich die Srangspannngen 1,, sondern die ßenleierspannngen 12, 3, 1 nd (da es sich m einen Zweiweggleichricher handel) die daz engegengesez gepolen Spannngen 1, 2, 13 gleichgeriche. Die sgangsspannng des Drehsrom-Brückengleichrichers ensprich daher der posiiven Hüllkrve dieser ßenleierspannngen (bbildng 7-11). bbildng 7-11 Gleichrichng der ßenleierspannngen bbildng 7-12 zeig den Verlaf der ßenleiersröme sowie die Sröme drch die sechs Dioden des Gleichrichers. bbildng 7-12 Sröme am Drehsrom- Brückengleichricher D 4 D 5 i D1 i D2 i D3 i D4 i D5 i D6 97

Die Gesamspannng ergib sich z jedem Zeipnk as dem bsand der posiiven zr negaiven Hüllkrve der Srangspannngen = + B = + B Eine an die sgangsklemmen nd B angeschlossene Las wird z jedem Zeipnk über die

5 Drehsromgleichricher Der Spannngsverlaf an den einzelnen Gleichricherdioden gleich dem bei der Einweggleichrichng (siehe bbildng 7-6). Während am sgang des Drehsrom-Brückengleichrichers noch eine merkliche Welligkei der Spannng vorlieg (siehe bbildng 7-11), können Srom nd Spannng an der Las mi Hilfe einer Drossel L weigehend gegläe werden. bbildng 7-13 L Gläng des Lassromes D 5 1 D 4 Die ßenleier- nd Diodensröme nehmen dann Recheckform an. Da die ßenleierspannngen bei Sernschalng größer sind als die Srangspannngen (z.b. U12 = U1 3 ), führ der Drehsrom-Brückengleichricher im Vergleich zr Einweggleichrichng (Halbbrücke gemäß bschni 7.1) nich nr z einer geringeren Welligkei sondern ach z einem größeren Wer der Gleichspannng. Bei dem Drehsrom-Brückengleichricher wird der Sernpnk des Drehsromsysems nich benöig. Daher kann anselle der sekndärseiigen Sernschalng des Transformaors ach die Dreieckschalng (bei der ja kein Sernpnk vorkomm) verwende werden. B bbildng 7-14 Drehsrom- Brückengleichricher bei Dreieckschalng 1 12 D 5 L 3 D 4 Bei der Dreieckschalng sind Srang- nd ßenleierspannngen gleich. Bei gleichen Srangspannngen führ daher die Gleichrichng an der Dreieckschalng z kleineren Gleichspannngen als die Sernschalng. Da die Dreieckschalng keinen Sernpnk besiz, is eine Einweggleichrichng (mi einer Halbbrücke gemäß bschni 7.1) nich möglich. B 98

werden. bbildng 7-13 L Gläng des Lassromes D 5 1 D 4 Die ßenleier- nd Diodensröme nehmen dann Recheckform an. Da die ßenleierspannngen bei Sernschalng größer sind als die Srangspannngen (z.b. U12 = U1 3 ), führ der Drehsrom-Brückengleichricher im Vergleich zr Einweggleichrichng (Halbbrücke gemäß bschni 7.

6 Drehsromgleichricher 7.3 Übngsafgaben z Drehsromgleichrichern fgabe 7-1: Welligkei am dreiplsigen Drehsromgleichricher Welches is der niedrigse Wer der sgangsspannng eines 3-plsigen Drehsromgleichrichers ohne Gläng miels Drosselsplen (ngabe in % des Maximalweres)? fgabe 7-2: Sromflsszei/-winkel des dreiplsigen Drehsromgleichrichers Wie groß is die Sromflßzei nd der Sromflsswinkel drch eine Gleichricherdiode beim 3-plsigen Drehsromgleichricher mi ohmscher Las? fgabe 7-3: Welligkei am sechsplsigen Drehsromgleichricher Welches is der niedrigse Wer der sgangsspannng eines 6-plsigen Drehsromgleichrichers ohne Gläng miels Drosselsplen (ngabe in % des Maximalweres)? fgabe 7-4: Sromflsszei/-winkel des sechsplsigen Drehsromgleichrichers Wie groß is die Sromflsszei nd der Sromflsswinkel drch eine Gleichricherdiode beim 6-plsigen Drehsromgleichricher mi ohmscher Las? fgabe 7-5: sgangsspannng bei Sern- nd Dreieckschalng Wie nerscheiden sich die sgangsspannngen zweier 6-plsiger Drehsromgleichricher, wenn bei einem der Transformaorasgang in Sernschalng, bei dem anderen ein gleicher Transformaor asgangsseiig in Dreieckschalng berieben wird? fgabe 7-6: Glängsdrossel Der sgangssrom bzw. die Spannng an der Las eines Drehsromgleichrichers läss sich drch eine Drosselsple gläen. Wirk diese Gläng im Leerlaf nd bei ennbelasng gleich g? (nwor begründen) 99

Drosselsplen (ngabe in % des Maximalweres)?

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