Der Freundeskreis Eisenbahn-Modellbau

Hemsbach e.V.

präsentiert für seine Modellbahn-Jugendgruppe und für alle technisch
interessierten Modellbahnfreunde diese Web-Seite



Pulsierende und geglättete Gleichspannung

Einleitung

Ein am Haushaltsnetz (230 V~, 50 Hz) angeschlossener Modelleisenbahntrafo liefert
über die Sekundärwicklung eine ungefährliche Wechselspannung von etwa 14 Volt.
Mit Wechselstrom werden z.B. elektromagnetische Weichen geschaltet und Glühlampen
zum Leuchten gebracht.

Mit Hilfe einer Brückenschaltung aus vier Dioden kann die Wechselspannung in eine
pulsierende Gleichspannung umgeformt werden. Auf der Modelleisenbahnanlage lassen
sich damit auch Blinklichter und Lichterketten mit Leuchtdioden (LEDs) anschließen.
Leuchtdioden sind polaritätsabhängig und müssen daher an eine Gleichstromquelle
angeschlossen werden.

Pulsierende Gleichspannung

Zunächst soll der Stromfluß in den parallel geschalteten Diodenzweigen in der
folgenden Brückenschaltung beobachtet werden.

Stromverlauf im Brückengleichrichter mit 4 Dioden

Bei der Brückenschaltung mit vier Dioden zeigt die animierte Grafik, dass jeweils zwei
Dioden abwechselnd die Stromführung übernehmen.

Es fließt während der positiven und negativen Halbwelle der Trafo-Wechselspannung
am Ausgang des Brückengleichrichters ein pulsierender Gleichstrom durch den Verbraucher.

Zeitlicher Verlauf einer pulsierende Gleichspannung

Der zeitliche Verlauf einer pulsierenden Gleichspannung im Vergleich zu einer
50 Hz - Wechselspannung mit einem Effektivwert von 10 Volt, ist in der folgenden
Grafik dargestellt:

Pulsierende Gleichspannung

Es hat den Anschein, als wenn die Dioden lediglich die negativen Halbwellen in den
positiven Bereich "umgeleitet" haben.

Bei genauerer Betrachtung ist aber zu erkennen, dass infolge eines kleinen Spannungsabfalles
von 0,6 Volt pro beteiligter Diode, die Höhe der pulsierenden Gleichspannung etwas kleiner ist.

Geglättete Gleichspannung

Ein Elektrolytkondensator mit der Kapazität C wird vom Brückengleichrichter aufgeladen
und vom Verbraucher R teilweise entladen.
Der Ladekondensator ist parallel zum Verbraucher geschaltet.

Brückengleichrichter mit Ladekondensator

In der Testschaltung mit einer Trafospannung von Ueff = 10 V~ und C = 1000 µF und
R = 50 Ohm erhält man den im nachfolgenden Bild eingezeichneten geglätteten Spannungsverlauf.

Geglättete Gleichspannung

Der Kondensator C wird vom Brückengleichrichter aufgeladen, wenn die treibende Spannung
größer ist als die momentane Kondensatorspannung und entlädt sich teilweise bis zur nächsten
Aufladung von einer weiteren positiven Halbwelle über den Widerstand R des Verbrauchers.

Frage 1:
Der geglättete Spannungsverlauf zeigt eine Restwelligkeit von einigen Volt.
Lese aus der Grafik grob die Differenz zwischen Spannungs-Maximum und -Minimum ab. Wie hoch ist
dort etwa die Restwelligkeit in Volt?

Frage 2:
Wenn die Kapazität des Ladekondensators in der angegebenen Schaltung verdoppelt wird auf
C = 2000 µF, wird dann die Glättung besser oder schlechter?

©Jugendbetreuer Norbert Meier


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