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Wie funktioniert die Graetz-Schaltung? - Eine Erklärung

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Letztes Update am 22.10.2014, 14:18
Die sogenannte Graetz-Schaltung ist eine Gleichrichterschaltung mit besserer Effizienz.

Überall dort, wo Wechselspannungen in Gleichspannungen umgewandelt werden müssen, kommen sogenannte Gleichrichter zum Einsatz. Diese bestehen in den häufigsten Fällen aus einer oder mehrerer Dioden. Wird nur eine einzige Diode als Gleichrichter verwendet, so spricht man von einer sogenannten Einweggleichrichtung. Bei dieser Gleichrichterschaltung wird quasi nur eine Halbwelle der Wechselspannung in eine Gleichspannung (eigentlich eine pulsierende Wechselspannung) umgewandelt. Die sogenannte Graetz-Schaltung arbeitet wesentlich effizienter, da hier beide Halbwellen (die positive und die negative) zur Umwandlung in eine Gleichspannung und ein Gleichstrom verwendet werden. Sie besteht aus vier einzelnen Dioden, die auf eine spezielle Art und Weise miteinander verschaltet werden.

Technische Hintergründe

  • Dioden sind elektronische Bauteile, die den Strom nur in einer Richtung fließen lassen. Daher eignen sie sich sehr gut zum Aufbau eines Gleichrichters. Dies ist eine Schaltung, die einen Wechselstrom in einem Gleichstrom umwandelt.
  • In den meisten Netzgeräten beispielsweise ist eine solche Schaltung enthalten, da die mit den Netzgeräten verwendeten Geräte in der Regel als Betriebsspannung eine Gleichspannung benötigen.
  • Am einfachsten ist es, wenn man eine einzelne Diode dazu verwendet, eine Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln. Dazu wird einfach die Kathode der Diode mit einem Pol der Wechselspannungsquelle verbunden. Der Ausgang der Diode (die Anode) dient dann als Pluspol, während der noch freie zweite Anschluss der Wechselspannungsquelle als Minuspol verwendet werden kann.
  • Allerdings funktioniert eine solche Einweggleichrichtung, wie sie auch genannt wird, nicht besonders effizient. Dies kommt daher, dass bei dieser Schaltung nur eine Halbwelle der Wechselspannung verwendet wird.
  • Da der Wechselstrom seine Polarität ständig ändert, sperrt die Diode den Strom in der einen Richtung, während sie ihn in der anderen Richtung durchlässt.
  • Etwas aufwendiger ist die sogenannte Graetz-Schaltung aufgebaut. Sie besteht aus vier einzelnen Dioden. Diese Dioden sind so miteinander verschaltet, dass jeweils zwei Anoden und zwei Kathoden zweier Dioden miteinander verbunden werden. Die beiden noch freien Anschlüsse jedes Diodenpaares werden nun mit den freien Anschlüssen des anderen Diodenpaares verbunden.
  • Dadurch erhält man eine Gesamtschaltung mit vier einzelnen Anschlüssen. Zwei dieser Anschlüsse dienen als Eingang für die Wechselspannung, während die anderen beiden Anschlüsse der Schaltung als Ausgang für die Gleichspannung dienen.
  • Durch die Graetz-Schaltung wird erreicht, dass beide Halbwellen der Wechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung umgewandelt werden. Somit wird die Wechselspannung wesentlich effizienter genutzt.
  • Die beiden negativen Halbwellen der Wechselspannung werden praktisch zur pulsierenden Gleichspannung hinzuaddiert. Sieht man sich das Ganze auf einem Oszilloskop an, dann sieht es so aus, als würde man die negative Halbwelle quasi nach oben klappen.
  • Da die Graetz-Schaltung sehr häufig verwendet wird, besitzt sie ein eigenes Schaltzeichen. Außerdem gibt es komplette Graetz-Schaltungen als eigenes Bauteil im Handel zu kaufen. Hier wurden einfach die vier einzelnen Dioden in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut. Dadurch ist der Einsatz dieser Schaltung wesentlich einfacher.
  • Die Graetz-Schaltung wird übrigens auch häufig als Zweiweggleichrichter bezeichnet. Sie kann mit vier baugleichen Dioden einfach aufgebaut werden.

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