Op 1 augustus 2018 vierde Wikisage, de vrije encyclopedie van de tweede generatie, haar 10-jarig jubileum!

Wikisage is op 1 na de grootste internet-encyclopedie in het Nederlands. Iedereen kan de hier verzamelde kennis gratis gebruiken, zonder storende advertenties.

  • Wilt u meehelpen om Wikisage te laten groeien? Maak dan een account aan. U bent van harte welkom. Zie: Portaal:Gebruikers.
  • Bent u blij met Wikisage, of wilt u juist meer? Dan stellen we een bescheiden donatie om de kosten te bestrijden zeer op prijs. Zie: Portaal:Donaties.

Bruggelijkrichter

Uit Wikisage
Ga naar: navigatie, zoeken

Bij veel elektronische apparatuur worden eisen gesteld aan de voedingsspanning. Veelal zal hierbij gelijkspanning nodig zijn. Als regel wordt deze gelijkspanning verkregen door middel van gelijkrichting met behulp van diodes. Hiervoor zijn diverse schakelingen bedacht; ieder met hun specifieke eigenschappen.
Ook voor vele andere doeleinden waar gelijkspanning bij nodig is, worden gelijkrichters toegepast.

Effectieve waarde

Om meer inzicht te krijgen in de verschillen tussen de aanwezige wisselspanning van het net en een gelijkgerichte spanning, worden hier de bijbehorende begrippen van de wisselspanning aangehaald.
Bij een sinusoïdevormige wisselspanning wordt onderscheid gemaakt tussen de topwaarde Umax van de sinus en de effectieve waarde Ueff. De effectieve waarde is ook de waarde waarmee de netspanning wordt aangeduid.Voor Europa is dit 230 V.
Voor de effectieve waarde wordt algemeen als definitie aangehouden:

  • De warmte die in een weerstand wordt ontwikkeld, wordt bepaald door de effectieve waarde van de wisselspanning die in een weerstand gemiddeld hetzelfde elektrisch vermogen ontwikkelt als bij een gelijkspanning.
Sinusoïde.jpg

De effectieve waarde Ueff van de spanning is af te leiden van de topwaarde Umax, namelijk:

  • Ueff =  Umax /√2

Zodat dus bij een netspanning van 230 V,
de topwaarde Umax = 230 • √2 = 325 V.
De spanning Umax varieert dus tussen 325 V en -325 V.
De gemiddelde waarde Ugem bij een sinusvormige wisselspanning = 0.



Enkelzijdige gelijkrichting

Enkelgelijk.jpg


De meest eenvoudige manier van gelijkrichten gebeurt door enkelzijdige eenfasegelijkrichting. Dit gebeurt met één diode die het positieve gedeelte van een wisselstroom doorlaat en de negatieve zijde tegenhoudt.
De rimpel bij deze vorm van gelijkrichting is relatief groot en de resulterende spanning zal bij enige belasting relatief laag zijn, namelijk:

  • Ugem =   Umax  /π
  • De gemiddelde waarde is een zeer belangrijke parameter in de elektrotechniek en elektronica. Het is de spanning die universeelmeters aanwijzen en die algemeen wordt aangehouden.

Graetzschakeling

Graetzschakeling.jpg

Een veel gebruikte schakeling – een zogeheten bruggelijkrichter, die meestal Graetzschakeling1) wordt genoemd - bestaat uit vier diodes die de wisselspanning omzetten naar een pulserende gelijkspanning. Hiervoor wordt eerst via een transformator de aanwezige netspanning omlaag of omhoog gebracht naar een geschikte waarde en aangeboden aan de schakeling.

Uitgangsspanning

Zoals uit het voorgaande blijkt, is de onbelaste uitgangsspanning U van een bruggelijkrichter bij een sinusvormige ingangsspanning, √2 x de effectieve waarde van de ingangsspanning. Deze ingangsspanning is meestal afkomstig van een transformator die de netspanning van 230 V omzet naar bijvoorbeeld 12 V of een andere spanning.

Uitspanning.jpg

Voor de gelijkgerichte uitgangsspanning geldt nu een gemiddelde spanning:

  • Ugem = Umax  2 /π
  • Van de uitgangsspanning moet bij gebruik van siliciumdiodes, 2 • 0,7 = 1,4 volt worden afgetrokken, vanwege de spanningsval over de diodes.




Afvlakking

Rimpelsp.jpg

De pulserende gelijkspanning wordt in de gegeven vorm zelden toegepast. In de praktijk zal de na de gelijkrichting aanwezige pulserende gelijkspanning verder worden afgevlakt. Dit wordt uitgevoerd met behulp van condensatoren, waardoor een aanvaardbare rimpelspanning overblijft.2) Voor de condensatoren worden in dit geval meestal elektrolytische condensatoren ( elco's ) gekozen.

Gelijksppuls.jpg



De uiteindelijke grootte van de rimpel – ook wel brom genoemd - hangt af van de capaciteit C van de condensator, de netfrequentie f en de grootte I0 van de belasting. Dit wordt uitgedrukt in de volgende formule:

Riimpel.jpg






Waarin:

  • Ur = piekwaarde rimpelspanning (V )
  • I0 = stroom door het object ( A )
  • f = netfrequentie ( Hz )
  • C = capaciteit condensator ( F )

Rekenvoorbeeld

De capaciteit van de condensator berekenen, als:

  • De ingangsspanning Uin = 12 V, bij een netfrequentie f = 50 Hz,zodat de uitgangsspanning
Umax = 12 • √2 = 16,97 V. Verminderd met 2 • 0,7 = 1,4 volt van de dioden, wordt dit ongeveer 15,6 V.

Voor de stroom I0 door de weerstand R wordt bijvoorbeeld 2 A genomen. Als rimpelspanning Ur wordt meestal 2% aangehouden van Umax, dus ongeveer 0,3 V. De piekwaarde van de brom wordt dan: 0,3 • 2√2 = 0,85 V.
Uit de eerder gegeven formule is af te leiden:

Formule Cap.jpg




Waaruit de capaciteit C wordt berekend:

XXXCapaciteit.jpg




Een elco van 23500 μF is een gangbare waarde.

  • Bij keus van een nabijgelegen gangbare capaciteit van 25000 μF wordt de rimpelspanning < 2%, namelijk: 1,88%.

Driefasige bruggelijkrichter

Driefbrug.jpg


Ingangsspanning

Bij aanwezigheid van een driefasensysteem R S T, kan met 6 diodes een bruggelijkrichter voor dit systeem worden samengesteld.
Als op de klemmen R, S en T een driefasige spanning wordt aangelegd, dan wordt deze gelijkgericht. De overblijvende rimpelspanning is hierbij uitermate klein.
De driefasige spanning kan ook met 3 diodes worden gelijkgericht.
Het zal duidelijk zijn, dat hierbij de rimpelspanning groter is dan bij dubbelfasige gelijkrichting.
Ook bij driefasige gelijkrichting kan met condensatoren de rimpelspanning worden verkleind.

Uitgangsspanning

Bronnen, noten en/of referenties

Bronnen, noten en/of referenties:

  • 1)Karol Pollak – een Poolse ingenieur ( 15 november 1859 – 17 december 1928 ) – ontdekte een brugschakeling waarmee wisselspanning kon worden gelijkgericht. De schakeling werd in 1895 geoctrooieerd in Engeland en in Duitsland. Onafhankelijk hiervan vond de wis- en natuurkundige Leo Graetz ( Breslau, 26 september 1856 – München, 12 november 1941 ) een soortgelijke schakeling uit en publiceerde in Elektronische Zeitung in 1897 de bruggelijkrichter. Sinds die tijd wordt dit circuit bijna altijd aangeduid als : Graetzschakeling.
  • 2)Heel zelden worden ook nog wel smoorspoelen toegepast, aangezien deze een blokkade vormen voor wisselspanning. Wegens de vrij grote afmetingen kan dit echter problemen opleveren.