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Wie bereits im Kapitel Gleichrichter I gelernt, kann ich mit einer Diode nur die positive Halbwelle durchlassen. Um daraus eine nutzbare Gleichspannung zu erzeugen, benötigt man mindestens noch einen Kondensator. Wie in Schaltung [ref:a_einweggleichrichtung_c] angegeben.
[picture:795:a_einweggleichrichtung_c:Einweggleichrichtung mit Kondensator]Bei der positiven Halbwelle leitet die Diode D und lässt Strom fließen. In dieser Zeit lädt sich der Kondensator C_L auf den Spitzenwert der Wechselspannung auf. Zum Zeitpunkt der negativen Halbwelle sperrt die Diode D den Strom und der Kondensator C_L entlädt sich über den Lastwiderstand R_L.
Somit stellt sich am Lastwiderstand R_L eine pulsierende Gleichspannung U_L ein (vgl. Abb.[ref:a_Restwelligkeit]). Um so größer die Kapazität des Kondensator ist, desto gleichmäßiger wird die Gleichspannung am Lastwiderstand geglättet.
Bei der Bemessung von Diode und Kondensator müssen wir jedoch wissen, dass die Trafo-Spannungen als Effektivspannungen U_{\mathrm{eff}} angegeben werden. Somit müssen wir die Spitzenspannung \hat{u} vorher bestimmen.
\hat{u} = \sqrt{2} \cdot U_{\mathrm{eff}}
Wenn an einem Transformator die Spannung U_a = \qty{15}{\volt} angegeben ist, rechnen wir \hat{u} = \sqrt{2} \cdot U_{\mathrm{eff}} = \sqrt{2} \cdot \qty{15}{\volt} = \qty{21,21}{\volt}. Somit wird sich ohne Last eine Leerlaufspitzenspannung von ca. \qty{21}{\volt} einstellen.
[question:AD302]
Bei nachfolgender Frage müssen wir das Übersetzungsverhältnis vom Trafo anwenden, um unsere Ausgangsspannung zu ermitteln. Wir setzten also für die effektive Eingangsspannung U_{\mathrm{eff}} ein zwanzigstel der Trafoeingangsspannung von \qty{230}{\volt} ein. Von der Spitzenspannung können wir dann die Hälfte der Spannung nochmal addieren um den Sicherheitsaufschlag zu berücksichtigen.
[question:AD303]
Für die Lösung der folgenden Aufgabe müssen wir erkennen, dass der Spitzenwert der negativen Halbwelle und die Kondensatorspannung sich addieren und die Diode in Sperrrichtung belasten. Dies ist die höchste Spannung, die an der Diode in Sperrrichtung auftreten kann. % die größtmögliche Sperrspannung aushalten muss. Da der Kondensator auf die Spannung der positiven Halbwelle aufgeladen wurde, müssen wir die Spannungsdifferenz zw. dem positiven und negativen Scheitelwert annehmen.
Wir rechnen: U_{\mathrm{sperr}} = 2 \cdot \hat{u}
Zu berücksichtigen sind dann noch das Übersetzungsverhältnis 5 : 1 des Netztransformators und der Sicherheitsaufschlag von \qty{20}{\percent}.
%TODO Simulation einbauen: https://tinyurl.com/22m65xlw
[question:AD304]
Es gibt auch ein Experiment. LösungshilfeAD 303: AD 304: