Gleichrichter
Gleichrichter wandeln einen Wechselstrom in einen pulsierenden Gleichstrom um. Entsprechend den physikalischen und technischen Bedingungen können für diesen Zweck all jene elektrischen Bauelemente eingesetzt werden, die Strom nur in einer bestimmten Richtung passieren lassen. Zu solchen Bauelementen gehören Halbleiterdioden, aber auch Elektronenröhren, Gasröhren oder Elektrolytgleichrichter.
Diodengleichrichter
Halbleiterdioden, meist kurz als Dioden bezeichnet, lassen den elektrischen Strom nur dann hindurch, wenn sie in Durchlassrichtung gepolt wurden. In Sperrichtung bildet sich in ihnen eine nahezu ladungsträgerfreie Grenzschicht heraus, die den Stromfluss unterbindet. Daher wandelt bereits eine einzige in einem Wechselstromkreis eingebaute Diode den Wechselstrom in einen pulsierenden Gleichstrom um (Bild 1). Durch diese sogenannte Einweggleichrichtung entsteht ein zeitlicher Stromverlauf, bei dem jeweils halbe Schwingungsperioden unterbunden sind. Während dieser Zeit fließt im Stromkreis kein elektrischer Strom und daher ist die mittlere Stromstärke relativ gering.
Einweggleichrichtung
Diesen Nachteil der Einweggleichrichtung kann man durch eine Zweiweggleichrichtung beheben. Durch eine Schaltung aus vier Dioden werden beide Halbschwingungen der elektrischen Stromstärke in die gleiche Richtung gelenkt. Man erhält einen pulsierenden Gleichstrom (Bild 2).
Röhrengleichrichter
Gleichrichtung kann auch mithilfe von Elektronenröhren erfolgen. Man spricht dann von einem Röhrengleichrichter. In einer Elektronenröhre gehen die Elektronen immer nur von einer Elektrode, der so genannten Katode, aus. Glühkatoden besitzen eine Heizwendel, die die Elektronenabgabe durch Erhitzung des Katodenmaterials beschleunigt oder überhaupt erst ermöglicht. Ferner bestehen Katoden aus Metallen, die besonders leicht Elektronen freisetzen. Sie verfügen außerdem über eine spezielle Formgebung. Die an der Katode emittierten Elektronen wandern zur Anode und werden dort aufgenommen. Dieser Vorgang kann nicht in umgekehrter Richtung erfolgen, weil von der Röhrenanode, selbst wenn an ihr der Minuspol einer Spannungsquelle liegen sollte, keine Elektronen abgegeben werden. Schließt man eine einfache Elektronenröhre an einen Wechselstromkreis an, dann lässt sie, genau wie eine Halbleiterdiode, den Strom nur in einer Richtung passieren.
Auch verschiedene Gasröhren können den Strom nur in einer bestimmten Richtung hindurchlassen.
Grundsätzlich kann man die bei den Halbleiterdioden beschriebene Ein- und Zweiweggleichrichtung auch mit Röhren ausführen.
Elektrolytgleichrichter
Eine weitere Form von Gleichrichtern sind Elektrolytgleichrichter. Beim Aufladen verändern sich die chemischen Eigenschaften der Elektroden eines Akkumulators in unterschiedlicher Weise. Der Pol einer Batterie, an dem beim Ladevorgang der positive Spannungsanschluss lag, arbeitet beim Entladen der Batterie dann selbst als positiver Pol. Gleiches geschieht mit dem negativen Pol der Batterie. In einem Wechselstromkreis lässt ein Akkumulator daher nur dann einen Strom passieren, wenn die äußere Polung seiner aufgeprägten Eigenpolung entspricht. Er wirkt ähnlich wie eine Diode und führt eine Einweggleichrichtung im Stromkreis durch.
Zweiweggleichrichtung
Zweiweggleichrichtung Diode Elektronenröhre Durchlassrichtung Röhrengleichrichter Einweggleichrichtung Gleichrichter Elektrolytgleichrichter Akkumulator Halbleiterdiode
Stand: 2010
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