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Gleichrichter

Gleichrichter sind eine Art von Stromrichtern, welche Gleichstrom aus Wechselstrom oder Drehstrom gewinnen können. Sie werden häufig in Netzteilen verwendet, um die in einem Transformator gewonnene Niederspannungs-Wechselspannung gleichzurichten. Eine alternative Bezeichnung ist AC/DC-Wandler: ein Gerät, welches AC (Wechselstrom) in DC (Gleichstrom) umwandeln kann.

Besonders gebräuchlich für einphasigen Wechselstrom ist der Brückengleichrichter, der vier Halbleiterdioden enthält, während einfache Einweggleichrichter mit einer einzelnen Diode auskommen. Im letzteren Fall entsteht ein Beitrag zur Ausgangsspannung und -leistung nur für die Halbwellen der Spannung mit einer bestimmten Polarität, während ein Brückengleichrichter eine Vollwellengleichrichtung ermöglicht. Diverse andere Gleichrichterschaltungen kommen in besonderen Fällen zum Einsatz. Die Dioden lassen elektrischen Strom in einer Richtung durch, sperren ihn aber in der anderen Richtung. Es entsteht zunächst eine pulsierende Gleichspannung (d. h. mit zeitlich schwankender Höhe), die mit einem zusätzlichen Glättungskondensator zeitlich geglättet werden kann.

Auch Dioden basierend auf Vakuumröhren können in Gleichrichtern verwendet werden, werden aber seit langem kaum mehr verwendet. Ähnliches gilt für Quecksilberdampfgleichrichter. Dagegen gibt es in der Hochspannungstechnik gesteuerte Gleichrichter mit Thyristoren anstelle von Dioden. Diese erlauben den Stromfluss erst, wenn sie von einer Steuerspannung hierzu veranlasst wurden.

Da an den verwendeten Halbleiterdioden ein Spannungsabfall auftritt, geht bei der Gleichrichtung ein Teil der elektrischen Energie verloren. Trotzdem ist der Wirkungsgrad von Gleichrichtern zumindest bei höheren Spannungen, bei denen der Spannungsabfall in den Dioden wenig ins Gewicht fällt, in der Regel recht hoch (meist weit über 90 %). Bei Geräten für geringe Spannungen kann der Spannungsabfall durch Verwendung von MOSFETs anstelle von Dioden stark reduziert werden. Die Verwendung solcher schaltbarer Komponenten bietet ebenfalls die Möglichkeit, das gleiche Gerät entweder als Gleichrichter oder als Wechselrichter einzusetzen – beispielsweise als Teil eines Fahrzeugantriebs, bei dem entweder Energie aus einer Batterie einem Drehstrommotor zugeführt wird (Betrieb als Wechselrichter) oder aber im Rahmen der Bremsenergierückgewinnung die Batterie aufgeladen wird (Gleichrichterbetrieb).

Für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechsel- oder Drehstrom gibt es sogenannte Wechselrichter.

Anwendungen von Gleichrichtern

Eine Vielzahl kleiner Gleichrichter ist in Netzteilen verbaut, welche Kleingeräte mit Gleichspannung erzeugen. Es gibt auch auch sehr große und leistungsstarke Gleichrichter für die Kopplung von Wechselstrom- und Gleichstromnetzen. Diese Technik ist wichtig für die Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ).

In Schaltnetzteilen erfolgt meist zuerst eine Gleichrichtung der Netzspannung, gefolgt von der Änderung des Niveaus der elektrischen Spannung, häufig mit galvanischer Trennung.

Beim Laden von Elektroautos, genauer ihrer Batterien, erfolgt die Gleichrichtung entweder in der Ladestation (DC-Laden) oder im Ladegerät innerhalb des Fahrzeugs (AC-Laden).

Nicht immer geht es bei der Gleichrichtung um eine Energieübertragung. Beispielsweise dienen kleine Gleichrichter auch als Hüllkurven-Demodulatoren in analogen Rundfunkempfängern.

Siehe auch: Gleichstrom, Wechselstrom, Stromrichter, Netzteil, Schaltnetzteil, Wechselrichter