Zweiweg Gleichrichtschaltungen

Bei der Einweg- oder M1-Gleichrichtschaltung wird nur eine Halbwelle der Wechselspannung genutzt. Das ist zum einen von der Energiebilanz her nicht wirtschaftlich, andererseits ist der Gleichspannungsanteil der Mischspannung am Ausgang mit weniger als einem Drittel sehr gering. Für eine Gleichspannung mit möglichst geringem Wechselspannungsanteil sind dann sehr große Ladekapazitäten notwendig. Mit zunehmender Belastung nimmt die Welligkeit, die sogenannte Brummspannung stark zu.

Mit einer Zweiweg-Gleichrichtschaltung, die es in zwei Varianten gibt, sind die Resultate besser, da beide Halbwellen der Wechselspannung genutzt werden. Eine Variante nennt sich Zweipulsmittelpunktschaltung M2. Nach der alten Benennung war es die M-Schaltung. Die zweite Variante ist die Einphasen-Brückengleichrichtschaltung oder B-Schaltung, die auch als Zweipulsbrückenschaltung B2 bezeichnet wird.

Zweipuls-Mittelpunktschaltung – M2

Zur Spannungsversorgung ist ein Transformator mit einer mittenangezapften Sekundärwicklung notwendig. Die Anzapfung stellt den Bezugspunkt oder Schaltungsmasse dar. Die Spannungen der beiden Halbwicklungen in Bezug zur Masse sind nur halb so groß wie zwischen den Punkten A und B. Das Zeitdiagramm zeigt, dass beide Teilspannungen zueinander eine inverse Phasenlage haben.

Die Dioden sind in der M2-Gleichrichtschaltung so geschaltet, dass im zeitlichen Verlauf jede Halbwelle ausgenutzt wird. Der Gleichrichtwert UAV ist gegenüber der M1-Schaltung doppelt so hoch. \[{U_{AV}} = \left| {\overline u } \right| = \frac{{2\widehat u}}{\pi } = 0,63662 \cdot \widehat u\] Die Brummspannung hat die doppelte Frequenz der AC-Versorgungsspannung. Verglichen mit der M1-Schaltung wird mit der halb so großen Kapazität des Ladekondensators eine gleich gute Glättung der pulsierenden Gleichspannung erreicht.

Durch Wahl der Radiobuttons kann für die erste Periode die Arbeitsweise der M2-Schaltung verdeutlicht werden.
keine Aktion 1. Halbperiode 2. Halbperiode;

Mittelpunktschaltung für symmetrische Ausgangspannungen

Werden zwei M2-Schaltungen antiparallel an einem Transformator mit zwei gleichen Sekundärwicklungen oder einer Sekundärwicklung mit Mittelanzapfung betrieben, dann können zwei zur Masse symmetrische Gleichspannungen erzeugt werden. Die vier Einzeldioden können durch einen Brückengleichrichter ersetzt werden.

Zweipuls-Brückenschaltung – B2

Soll das Ergebnis der Gleichrichtung nur eine Ausgangsspannung ergeben, dann hat die M2-Schaltung in der Netzanschlusstechnik an Bedeutung verloren. Sie ist durch die Einphasen-Brückengleichrichtschaltung oder Zweipulsbrückenschaltung B2 ersetzt worden. Diese Variante wird oft als Graetz-(Gleichricht-)Schaltung bezeichnet. Da der Strom während jeder Halbwelle durch zwei Dioden fließt, ist die Ausgangsspannung um den Wert der doppelten Durchlassspannung der Dioden niedriger. Der Lastwiderstand liegt zwischen den Dioden und für jede Halbperiode kann die volle Wechselspannung ausgenutzt werden. Eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Trafos ist nicht notwendig.

Das Bild zeigt die B2-Schaltung. Bei den Zeitdiagrammen sind die unterschiedlichen Bezugspunkte zu beachten. Je nachdem wo der Massepunkt für die Gleichspannung definiert wird, erhält man wie dargestellt eine positive, sonst eine negative Gleichspannung. Die Arbeitsweise ist für jede Halbperiode durch Umschalten der Radiobuttons darstellbar. Der durch die Sekundärwicklung fließende Gleichstrom darf den Trafokern nicht in die magnetische Sättigung bringen. Die Ausgangsspannung am Lastwiderstand ist in dieser Schaltung für alle Halbwellen positiv.

keine Aktion 1. Halbperiode 2. Halbperiode;

Die Brückengleichrichterschaltung kann mit 4 Einzeldioden gleichen Typs aufgebaut werden. Brückengleichrichter gibt es auch als fertiges Bauteil mit vier Anschlussbeinchen in Zylinder- oder Flachbauform. In Schaltungen sind zwei weitere gleichberechtigte Schaltzeichen zu finden, die im folgenden Bild dargestellt sind.