Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Brückengleichrichterschaltung. Oszillogramm nicht verstanden.


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von Stefan M. (ronaldonho)


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Hallo,

an der Universität hab ich eine Aufgabe gegeben bekommen, wo ich eine 
Brückengleichrichterschaltung, welches angehängt wurde, untersuchen 
sollte. Die Funktion dieser Schaltung ist mir bekannt, aber leider 
konnte ich mir das Oszillogramm, welches angehängt wurde nicht erklären. 
Auf dem OSzillogramm sind 2 Wellen drauf. Die untere Welle ist von Ch2 
und die obere Welle ist Ch1. Die untere ist für mich klar, aber die 
obere von Ch1 nicht. Im Internet hab ich nichts dazu gefunden. Könnt ihr 
mir erklären wie die obere Welle im Oszilloskop zustande kommt oder mir 
eine Internet Seite zeigen, wo das erklärt wird?

Danke

: Verschoben durch Moderator
von Wolfgang (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> Die untere ist für mich klar, aber die obere von Ch1 nicht.

Dann überlege mal, was dir die über R_Shunt abfallende Spannung verrät.

von karadur (Gast)


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Wie sieht denn der Spannungsverlauf zwischen L1 und GND aus ?

von Dududu! (Gast)


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Du bist aber sehr gemein!

von Stefan M. (ronaldonho)


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Hallo,
Danke für die Tipps,

karadur schrieb:
> Wie sieht denn der Spannungsverlauf zwischen L1 und GND aus ?

Das müsste eine Spannung sein, wo nur Positive Halbwellen zu sehen und 
die unteren Halbwellen abgeschnitten worden sind, oder?

Wolfgang schrieb:
> Stefan M. schrieb:
>> Die untere ist für mich klar, aber die obere von Ch1 nicht.
>
> Dann überlege mal, was dir die über R_Shunt abfallende Spannung verrät.

Hmm, also es fällt eine Spannung über dem R_Shunt ab und der Kondensator 
kann sich nicht voll aufladen, stimmt das oder lieg ich da komplett 
falsch?


mfg Stefan

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Dududu! schrieb:
> Du bist aber sehr gemein!

Ja wirklich, wieso muß man im Studium der Lebensmitteltechnologie 
Oszillogramme eines Brückengleichrichters betrachten?

Das sind simpelste Grundlagen der Elektrotechnik, Stoff der 
Berufsschule.

von foobar (Gast)


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> an der Universität hab ich eine Aufgabe gegeben bekommen, [...]
> Im Internet hab ich nichts dazu gefunden. Könnt ihr mir erklären
> wie die obere Welle im Oszilloskop zustande kommt oder mir
> eine Internet Seite zeigen, wo das erklärt wird?

Du solltest dir überlegen, ob du das richtige Fach gewählt hast - noch 
ist es früh genug ...

https://de.wikipedia.org/wiki/Shunt_(Elektrotechnik)

von Marek N. (bruderm)


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Ch1 zeigt den Ladestrom des Kondensators.

von karadur (Gast)


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Ein Shunt wird so gewählt das die Messung nur wenig verfälscht wird.

Tip:  Der Kondensator entläd sich nicht völlig.

Wann leitet eine Diode?

von Helmut S. (helmuts)


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Hallo Stefan,
zum bessern Verständnis des Stromverlaufs CHI bezogen auf den 
Spannungsverlauf CHII wurde die Spannung CHII invertiert dargestellt. 
Das sieht man an der Oszillokopeinstellung rechts unten am Rand, 
Invertierung:EIN.
In Wirklichkeit ist CHII natürlich eine negative Spannung.

: Bearbeitet durch User
von Stefan M. (ronaldonho)


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karadur schrieb:
> Ein Shunt wird so gewählt das die Messung nur wenig verfälscht wird.
>
> Tip:  Der Kondensator entläd sich nicht völlig.
>
> Wann leitet eine Diode?

Dioden lassen Ströme nur in eine Richtung durch. Wenn sie in 
Durchlassrichtung ist. Warum entlädt sich der Kondensator nicht völlig?
Danke für eure unterstützung

von karadur (Gast)


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Wenn der C groß genug ist um durch die Last nur teilweise entladen zu 
werden.

Frage: wann ist die Diode dann durchlässig?

von karadur (Gast)


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Ist dir CH2 wirklich klar?

Da sieht man das der C nicht entladen ist.

von Stefan M. (ronaldonho)


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karadur schrieb:
> Ist dir CH2 wirklich klar?
>
> Da sieht man das der C nicht entladen ist.

ich fürchte nicht. Ch1 und Ch2 sind doch die Spannungen vom Kondensator 
und Ch2 ist eigentlich negativ. Kannst du das für mich zusammenfassen, 
denn ich blick überhaupt nicht mehr durch.
Der Widerstand R_shunt begrenzt den Strom im Kondensator? Der 
Kondensator wird nur teilweise aufgealden? Wieso kann sich dann der 
Kondensator nicht voll entladen?

tut mir echt leid, das ich da nicht mehr mitkomme

Danke

von karadur (Gast)


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CH2 zeigt dir die Spannung am C||Last . CH1 den Strom der vom 
Gleichrichter in C||Last fließt .

Ein Scope zeigt nur Spannungen, deshalb der Umweg über den Shunt: U=IxR

Also noch einmal: Wann fließt Strom durch die Dioden?

von Stefan M. (ronaldonho)


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karadur schrieb:
> CH2 zeigt dir die Spannung am C||Last . CH1 den Strom der vom
> Gleichrichter in C||Last fließt .
>
> Ein Scope zeigt nur Spannungen, deshalb der Umweg über den Shunt: U=IxR
>
> Also noch einmal: Wann fließt Strom durch die Dioden?

Die Diode ist dann durchlässig wenn sie in Durchlassrichtung ist. Der 
Strom kann nur in Durchlassrichtung fließen. Das ist immer bei den 
Positiven Halbwellen.

: Bearbeitet durch User
von karadur (Gast)


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Nein.

Es kommt auf die Potentiale an.

von karadur (Gast)


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Nur mal so als Ansatz
Gleichrichter an 230V AC und am Ausgang Batterie mit 500V-DC.

Fließt da Strom?

von voltwide (Gast)


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Der Strom fließt nur durch die Diode, solange die Spannung an der Anode 
wenigstens 0,6V GRÖSSER ist als an der Kathode. Und das ist eben nur zu 
ganz bestimmten Zeiten der Fall. Aber wann genau?

von foobar (Gast)


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> tut mir echt leid, das ich da nicht mehr mitkomme

Das mit dem "ob du das richtige Fach gewählt hast" war nicht böse 
gemeint, sondern sollte ein ernsthafter Tipp sein. Wenn du die Antwort 
auf diese einfache Frage nicht selbstständig erarbeiten kannst (es 
klappt ja noch nicht mal mit Hilfe), ist das das falsche Studium für 
dich. Du bist noch in der Boxengasse eines 24h-Rennens ...

von Helmut S. (helmuts)


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Die Schaltung wäre einfacher zu verstehen gewesen, wenn man den 
Shuntwiderstand und die Masse unten eingebaut hätte. Dann hätte man CHI 
invertiert und CHII normal gelassen. Das Oszilloskopbild wäre dann im 
Prinzip das Gleiche geblieben, aber besser zum erklären.

Dass man links L1 und N hinschreibt ist schon der Hammer. Das ist 
normalerweise die Bezeichnung für die Leitungen die direkt aus der 
Steckdose kommen. Dort hat man 230Veff Spannung. Wenn man dann noch wie 
in der Schaltung erdet und ein normales Oszilloskop anschließt, dann 
gibt es eine richtigen Knall ...

von Stefan M. (ronaldonho)


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voltwide schrieb:
> Der Strom fließt nur durch die Diode, solange die Spannung an der Anode
> wenigstens 0,6V GRÖSSER ist als an der Kathode. Und das ist eben nur zu
> ganz bestimmten Zeiten der Fall. Aber wann genau?

Die Brummspannung muss also immer größer als 0,6 V sein, damit Strom 
fließt.

von HildeK (Gast)


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Stefan M. schrieb:
> Ch1 und Ch2 sind doch die Spannungen vom Kondensator
> und Ch2 ist eigentlich negativ.
CH1 ist die Spannung am Shuntwiderstand. CH2 zeigt die Spannung am 
Kondensator. Ja, die ist negativ in dieser Anordnung, aber für CH2 ist 
die Invertierung eingeschaltet, so dass sie als positve Spannung auf dem 
Skope erscheint.

> Der Widerstand R_shunt begrenzt den Strom im Kondensator?
Das auch, aber dessen Zweck (Shunt!) ist es, eine Strommessung mit dem 
Skope zu ermöglichen.
Aber auch die Dioden sind nicht ideal und der Innenwiderstand der Quelle 
(i.A. ein Trafo) ist nicht Null - das alles begrenzt den Strom ebenso.

> Der Kondensator wird nur teilweise aufgealden?
Nein, er wird weitgehend ganz aufgeladen.

> Wieso kann sich dann der Kondensator nicht voll entladen?
Weil die Zeit zum Entladen zu kurz ist und er zu häufig wieder geladen 
wird; weil der Kondensator zu groß ist; weil R_Last zu hochohmig ist - 
suche dir was aus!

von karadur (Gast)


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Sorry!!

CH1 zeigt den Strom der fließt wenn die Spannung am Gleichrichter größer 
wird als am C. Vorher fließt kein Strom. Weil erst dann leitet die 
Diode.

Was studierst du?

Ich hoffe mal nicht E-Technik.

von Helmut S. (helmuts)


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karadur schrieb:
> Sorry!!
>
> CH1 zeigt den Strom der fließt wenn die Spannung am Gleichrichter größer
> wird als am C. Vorher fließt kein Strom. Weil erst dann leitet die
> Diode.
>
> Was studierst du?
>
> Ich hoffe mal nicht E-Technik.

Da wäre ich mal mit Kritik vorsichtiger. Die hier gezeigte Schaltung ist 
bestimmt das ungeeignetste Beispiel um eine Gleichrichterschaltung zu 
erklären oder zu erlernen die mir in 40 Jahren Elektrotechnik 
untergekommen ist. Siehe mein vorheriger Beitrag für eine besser 
erklärbare Schaltung.

: Bearbeitet durch User
von karadur (Gast)


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Stimme ich dir zu,aber man sollte wissen wann eine Diode leitet.

von voltwide (Gast)


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Da gebe ich Helmut durchaus recht. Es wäre auch nicht zu viel verlangt 
die Schaltungspunkte zu dokumentieren, an denen Kanal 1 und Kanal2 nun 
tatsächlich messen. Und davon ab trage ich die Befürchtung, dass mit dem 
Verständnis dieser ach so einfachen Schaltung so mancher heutige 
Physiklehrer auch seine Schwierigkeiten hätte.

von Stefan M. (ronaldonho)


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Ich Studiere E-Technik im 1.Semester, aber lassen wir das um diese 
Uhrzeit. Ich denk nochmal später über die Aufgabe nach und dann melde 
ich mich. Gerne weitere Tipps. Vielen Dank und bis Später.

von Andrew T. (marsufant)


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voltwide schrieb:
> Es wäre auch nicht zu viel verlangt
> die Schaltungspunkte zu dokumentieren, an denen Kanal 1 und Kanal2 nun
> tatsächlich messen.

Diese Schaltungspunkte sind bereits im ersten Beitrag klar erkennbar 
dokumentiert.

von Peter M. (r2d3)


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Hallo Stefan M.,

Deine Schaltung ist ein idealer Kandidat zur Verwendung eines 
kostenlosen Simulationsprogramm wie z.B. LT-Spice. Dann kannst Du 
Bauteile variieren und die Auswirkungen auf die Schaltung beobachten.

Meines Wissens zeichnet man Schaltpläne von links nach rechts, GND 
gehört nach unten, und den Kondensator und den Lastwiderstand würde ich 
vertauschen, da der Kondensator noch zur Speisung gehört und der 
Lastwiderstand den Verbraucher darstellt.

Was du vorgestellt hast ist, wenn Du die Speisung mit Netzspannung durch 
die Sekundärwicklung eines Transformators ersetzt, das einfache Beispiel 
eines trafobasierten Netzteils.

Stefan M. schrieb:
> Das müsste eine Spannung sein, wo nur Positive Halbwellen zu sehen und
> die unteren Halbwellen abgeschnitten worden sind, oder?

Nein. Lass' mal gedanklich den Kondensator weg und schau' Dir den 
Stromfluss an. Je nach Polarität der Versorgungsspannung nimmt der zwei 
verschiedene Wege. Die könntest Du mal in beiden Varianten einzeichnen 
und hochladen.

Stefan M. schrieb:
> Die Brummspannung muss also immer größer als 0,6 V sein, damit Strom
> fließt.

Nein. Die Brummspannung ist eine ausgangsseitige Größe, hat aber nichts 
mit der Vorbedingung für Stromfluss zu tun.

Die Dioden brauchen eine Mindestspannung. Wenn Du den Stromfluss 
gezeichnet hast, siehst Du, dass immer zwei Dioden aktiv sind, also muss 
die Spannung am Eingang des Gleichrichters immer um 2x0,6V größer als 
auf der Ausgangsseite sein.

Bei Auswahl der passenden Werte für Lastwiderstand und Kondensator 
ergibt sich das obige Bild.

Beim Einschalten der Schaltung und entladenem Kondensator fließt der 
Strom sofort und teilt sich wie immer auf Lastwiderstand und Kondensator 
auf.

Bei passender typischer Dimensionierung passiert dann folgendes:

Spätestens wenn die Spannung der ersten Halbwelle fällt, ist irgendwann 
die Eingangsspannung kleiner als die verbliebene Restspannung des 
Kondensators.
Genauer gesagt, die Eingangsspannung ist kleiner als die Restspannung 
des Kondensators plus die Durchbruchsspannung der beiden Dioden.
In diesem Moment bricht der Stromfluss ab, weil das erfordelriche 
"Spannungsgefälle" für Stromfluss nicht vorhanden ist.

Der Trafo (oder bei Dir, das Netz) wird also nicht kontinuierlich im 
Rhythmus der Sinuswelle mit Strom belastet sondern mit "Nadelimpulsen".

Mit "kondensator dimensionieren trafo" findest Du passende Ergebnisse 
über eine Suchmaschine.

Stefan M. schrieb:
> Hmm, also es fällt eine Spannung über dem R_Shunt ab und der Kondensator
> kann sich nicht voll aufladen, stimmt das oder lieg ich da komplett
> falsch?

Da das Oszilloskop nur Spannungen misst, wurde Deiner Schaltung ein 
Messwiderstand RShunt hinzugefügt, damit man mittels des 
Spannungsabfalls am Shunt auch den Strom beobachten kann.

Der Shunt wird immer so niederohmig gewählt wie möglich, gedanklich 
kannst Du ihn auch weglassen.
In der Realität weist die Zuleitung zu Kondensator und Lastwiderstand 
immer einen Widerstand auf. Beim klassischen Trafo-Beispiel ist das der 
Innenwiderstand der Sekundärwicklung.

Stefan M. schrieb:
> ich fürchte nicht. Ch1 und Ch2 sind doch die Spannungen vom Kondensator
> und Ch2 ist eigentlich negativ.

Bei Ch2 hast Du Recht, bei Ch1 Unrecht: Ch1 zeigt die Spannung an 
RShunt.

von Helmut S. (helmuts)


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Hier mal zum besseren Verständnis zwei Simulationen mit LTspiceXVII.
V(A,B) ist die ideal gleichgerichtet Eingangsspannung. Immer wenn die 
Eingangsspannung größer als die Ausgangsspannung wird, leiten die 
Dioden. Es sind dann immer zwei Dioden leitend. Deshalb ist die 
Ausgangsspannung des Gleichrichters um 2*Diodenflussspannung niedriger 
als die ideal gleichgerichtet Eingangsspannung V(A,B) der Quelle.

Gleichrichter0.asc: Schaltung wie in der Übung

Gleichrichter1.asc: Leichter verständlich

Im zip-File sind die Dateien für die Simulation mit LTspiceXVII.

: Bearbeitet durch User

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