Gleichrichter
Gleichrichter wandeln Wechselstrom in Gleichstrom um. Wie das genau funktioniert und welche Arten von Gleichrichtern es gibt, erfährst du in diesem Beitrag oder in unserem Video!
Inhaltsübersicht
Was ist ein Gleichrichter?
Ein Gleichrichter ist ein Bauteil, das Wechselstrom oder Drehstrom in Gleichstrom umwandelt. Deshalb werden Gleichrichter im Wechselstromkreis in Geräten verbaut, die Gleichstrom benötigen. Neben dem Wechselrichter und dem Umrichter gehört er zu den Stromrichtern.
Sie begegnen dir jeden Tag, zum Beispiel, wenn du dein Smartphone aufladen willst. Denn während dein Smartphone Gleichstrom zum Laden benötigt, gibt deine Steckdose nur Wechselstrom aus.
Deshalb befindet sich in deinem Ladegerät ein Gleichrichter zur Gleichrichtung des Wechselstroms. Er sorgt dafür, dass der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird und du dadurch dein Handy laden kannst.
Gleichrichterdiode
Gleichrichter bestehen sehr oft aus sogenannten Dioden , weshalb du auch von Gleichrichterdioden oder Diodengleichrichter sprechen kannst. Dioden besitzen wegen ihres Aufbaus zwei Seiten, die durch eine Raumladungszone voneinander getrennt werden.
Die Raumladungszone verhindert einfach gesagt, dass freie Ladungsträger zwischen den beiden Seiten wandern können. Die beiden Seiten unterscheiden sich nämlich in ihrer elektrischen Ladung voneinander: die p-Seite ist positiv geladen und die n-Seite ist negativ geladen.
Legst du an die p-Seite eine positive Spannung und an die n-Seite eine negative Spannung an, so verkleinert sich die Raumladungszone und die Elektronen können wieder von der einen Seite zur anderen Seite wandern. Es fließt also Strom. Wenn du aber andersrum an die p-Seite eine negative Spannung anlegst und an die n-Seite eine positive, so vergrößert sich die Raumladungszone und es kann kein Strom fließen.
Du siehst also, Dioden lassen aufgrund der Raumladungszone den Strom nur in eine Richtung durchfließen.
Einweggleichrichter und Brückengleichrichter
Eine Gleichrichtung findet in Stromkreisen unter anderem durch Einweggleichrichter oder Brückengleichrichter statt. Während Einweggleichrichter aus nur einem Gleichrichter bestehen, sind Brückengleichrichter ein Zusammenschluss aus vier Gleichrichtern. Im Wesentlichen kannst du sie am Verlauf der Stromstärke unterscheiden.
Einweggleichrichter
Einweggleichrichter kannst du allgemein dadurch beschreiben, dass sie eine Durchlassrichtung und eine Sperrrichtung besitzen. Im Fall einer Gleichrichterdiode bestehen sie aus nur einer Diode. Während also der Strom in Durchlassrichtung normal verläuft, kommt in der Sperrrichtung kein Strom durch.
Schaust du den Verlauf der Stromstärke mit der Zeit an, dann siehst du, dass von dem ursprünglichen sinusförmigen Verlauf des Wechselstroms, alle negativen Werte abgeschnitten sind. Durch die Einweggleichrichtung erhältst du einen pulsierenden Gleichstrom, mit Phasen, in denen kein Strom fließt.
Brückengleichrichter
Brückengleichrichtungen sind etwas aufwendiger als Einweggleichrichtungen. Sie bestehen aus mehreren Gleichrichtern, weshalb sie auch als Gleichrichterschaltung bezeichnet werden. Das kann ein Zusammenschluss von vier Dioden sein, die so miteinander verbunden sind, dass beide Stromrichtungen immer durch zwei Dioden laufen können und somit keine Stromrichtung komplett gesperrt wird.
Während der Strom also immer durch zwei Dioden in Durchlassrichtung verläuft, sperren die anderen beiden Dioden den Weg immer so ab, dass der Strom nur aus einer Richtung an den Verbraucher gelangt.
Solche Gleichrichterschaltungen haben also den Vorteil, dass die ungewollte Stromrichtung nicht einfach gesperrt wird und ungenutzt bleibt. Die ungewollte Stromrichtung wird hier einfach umgedreht, weshalb du sie auch Zweiweggleichrichter nennen kannst.
Wie bei dem Einweggleichrichter erkennst du die Funktion der Brückengleichrichter am Verlauf der Stromstärke. Die negativen Werte des ursprünglichen sinusförmigen Verlauf werden ins Positive umgedreht. Bei Brückengleichrichtungen gibt also keine Phase, in der kein Strom fließt, sondern es entsteht ein dauerhaft pulsierender Gleichstrom.
Weitere Gleichrichterarten
Neben der Gleichrichterdiode gibt es auch andere Arten von Gleichrichtern. Dazu gehören zum Beispiel:
Elektrolytgleichrichter
Elektrolytgleichrichter bestehen aus zwei Elektroden, die in ein Elektrolyt eingetaucht sind. Bei dem Elektrolyt handelt es sich um eine leitfähige chemische Verbindung und bei den Elektroden um eine Kathode und eine Anode. Da die Elektronen, das Elektrolyt nur von der Kathode zur Anode durchlaufen können, gibt es auch nur eine mögliche Stromrichtung.
Röhrengleichrichter
Röhrengleichrichter bestehen aus einer sogenannten Elektronenröhre. Die Elektronenröhre besteht aus zwei Elektroden, der Kathode und der Anode, die zusammen von einem Glasgehäuse umgeben sind. Die Elektronen können immer nur von der Kathode zur Anode wandern. Wird eine Spannung in die andere Richtung angelegt, so fließt kein Strom.
Diode
Die Gleichrichterdiode gehört zu den wichtigsten Gleichrichtern. Wie genau eine Diode funktioniert und wo sie sonst noch verbaut werden, erfährst du in unserem Beitrag zu Dioden.