Nederlands
Menu

Wat is Gelijkrichtschakeling?

Schakeling die wisselstroom omzet in stroom die in één richting vloeit (gelijkstroom). Er zijn onder meer de enkelzijdige gelijkrichter, die met een diode de negatieve halve perioden wegneemt, de dubbelzijdige gelijkrichter, die met een brug van vier diodes beide halve perioden dezelfde kant op richt, en de driefasige bruggelijkrichter, die driefasige wisselspanning met zes diodes gelijkricht. De uitgang bevat rimpel, dus brengt een afvlakcondensator of een spoel haar dichter bij gelijkspanning. Met thyristors in plaats van diodes kan de uitgangsspanning met de ontsteekhoek worden geregeld.

Japanse benaming: 整流回路

“Gelijkrichtschakeling” komt voor in 11 oefenvragen uit 3 onderwerpen, bijv. Vermogenselektronische schakelingen, PN-overgang en diode, Vermogenshalfgeleiders.

Vakgebied: Vermogenselektronische schakelingen

Gemiddelde waarde en rimpel

De gemiddelde waarde van een dubbelzijdig gelijkgerichte sinus met effectieve waarde V is (2√2/π) × V ≈ 0,90V; bij enkelzijdige gelijkrichting is ze ongeveer 0,45V. De grondfrequentie van de rimpel is gelijk aan de netfrequentie bij enkelzijdige, twee keer zo hoog bij dubbelzijdige en zes keer zo hoog bij driefasige dubbelzijdige gelijkrichting, en hoe hoger de frequentie, hoe gemakkelijker het afvlakken. De gemiddelde uitgangsspanning van een driefasige bruggelijkrichter is ongeveer 1,35 keer de effectieve waarde van de lijnspanning, dus 200 V driefasige wisselspanning levert ongeveer 270 V gelijkspanning op.

Ingangsstroom bij afvlakking met een condensator

Met een grote afvlakcondensator achter de diodes blijft de uitgang dicht bij de piekspanning, maar de diodes geleiden alleen kort rond de toppen, wanneer de ingangsspanning hoger is dan de condensatorspanning. De ingangsstroom bestaat daardoor uit smalle pulsen met veel harmonischen, en de arbeidsfactor daalt sterk. Om dat tegen te gaan worden arbeidsfactorcorrectieschakelingen (PFC-schakelingen) gebruikt.

De keuze van de componenten

Bij netfrequentie worden gewone siliciumgelijkrichtdiodes gebruikt. Voor gelijkrichting bij hoge frequenties in schakelende voedingen gebruikt men fast-recoverydiodes met een snel sperherstel of een Schottky-barrièrediode met een lage voorwaartse spanning, en synchrone gelijkrichting met MOSFET's wanneer de verliezen nog verder omlaag moeten. In een brug gaat de stroom altijd door twee diodes, dus bij grote stromen worden het verlies door de voorwaartse spanning en het thermisch ontwerp belangrijk.

Nu oefenen: vragen over Gelijkrichtschakeling

Wat is de juiste werking van een bruggelijkrichter opgebouwd uit vier diodes?

  1. AGelijkspanning omzetten in wisselspanning
  2. BEen signaal versterken
  3. CWisselspanning dubbelzijdig gelijkrichten tot een stroom in één richting (pulserende stroom)
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Wisselspanning dubbelzijdig gelijkrichten tot een stroom in één richting (pulserende stroom)

In een bruggelijkrichter geleiden bij de positieve en negatieve halve periode telkens twee andere diodes, zodat in beide gevallen de stroom door de belasting in dezelfde richting vloeit (dubbelzijdige gelijkrichting). Omdat de stroom steeds door twee diodes gaat, treedt een spanningsval van ca. 1,4 V op. De uitgang pulseert en wordt met een condensator afgevlakt voor gebruik als gelijkstroomvoeding. De rimpelfrequentie is 2 keer de ingangsfrequentie (100 Hz bij 50 Hz) en is gemakkelijker af te vlakken dan bij enkelzijdige gelijkrichting.

Wat is de juiste uitgang wanneer een sinusvormige wisselspanning wordt aangelegd aan een enkelzijdige gelijkrichter bestaande uit één diode en een weerstand?

  1. ADe wisselspanning wordt ongewijzigd uitgegeven
  2. BOok de negatieve halve periode wordt omgekeerd naar positief uitgegeven
  3. CAlleen de positieve of de negatieve halve periode wordt uitgegeven
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Alleen de positieve of de negatieve halve periode wordt uitgegeven

In een enkelzijdige gelijkrichter vloeit alleen stroom in de halve periode waarin de diode in voorwaartse richting staat en wordt de andere halve periode geblokkeerd, zodat de uitgang slechts één halve periode bevat. De piek van de uitgang is lager dan die van de ingang met de voorwaartse spanning van de diode (ca. 0,7 V). Er is maar één component nodig, maar slechts de helft van het ingangsvermogen wordt benut en de rimpelfrequentie is gelijk aan die van de ingang, waardoor afvlakken lastig is; daarom wordt voor voedingen vooral dubbelzijdige gelijkrichting gebruikt.

Veelgestelde vragen

Wat is beter, dubbelzijdige of enkelzijdige gelijkrichting?

Vrijwel alle voedingen gebruiken dubbelzijdige gelijkrichting. Doordat beide halve perioden worden benut, verdubbelen de gemiddelde waarde en de rimpelfrequentie, wat het afvlakken vergemakkelijkt, en er vloeit geen gelijkstroomcomponent door de transformator die de kern in één richting magnetiseert. Enkelzijdige gelijkrichting, die minder onderdelen vraagt, wordt alleen voor zeer kleine stromen gebruikt.

Wat geeft een gelijkspanningsmeter aan bij een gelijkgerichte spanning?

Een gangbare gelijkspanningsmeter, die de gemiddelde waarde aangeeft, toont bij een niet afgevlakte dubbelzijdig gelijkgerichte uitgang uit een ingang van 100 V effectief ongeveer 90 V. Met een afvlakcondensator en een lichte belasting nadert de uitgangsspanning de piekwaarde van ongeveer 141 V.

“Gelijkrichtschakeling” in de toelichting

Vragen met “Gelijkrichtschakeling” (11)

  1. Wat is de juiste werking van een bruggelijkrichter opgebouwd uit vier diodes?
  2. Wat is de juiste uitgang wanneer een sinusvormige wisselspanning wordt aangelegd aan een enkelzijdige gelijkrichter bestaande uit één diode en een weerstand?
  3. Wat is het belangrijkste doel van een condensator parallel aan de uitgang van een gelijkrichtschakeling?
  4. Op een enkelfasige bruggelijkrichter van vier diodes wordt wisselspanning aangelegd. Welke beschrijving van de weg die de stroom tijdens een halve periode volgt, is juist?
  5. Welke beschrijving van de uitgang van een driefasige bruggelijkrichter, die driefasige wisselspanning met een brug van zes diodes gelijkricht, is juist?
  6. Een sinusvormige wisselspanning met een effectieve waarde van 100 V wordt met een ideale diodebrug gelijkgericht (dubbelzijdige gelijkrichting). Welke waarde ligt het dichtst bij de gemiddelde uitgangsspanning zonder afvlakcondensator?
  7. Schat de rimpel in onder de aanname dat de condensator gedurende één volledige rimpelperiode de hele belastingsstroom levert. Een wisselspanning van 50 Hz wordt met dubbelzijdige gelijkrichting gelijkgericht en met een afvlakcondensator van 10.000 µF afgevlakt, en er vloeit een constante stroom van 2 A naar de belasting. Wat is ongeveer de rimpel van de uitgangsspanning (top-tot-top)?
  8. Een enkelfasige wisselspanning met een effectieve waarde van 200 V voedt via een enkelfasige dubbelzijdige gelijkrichter met thyristors en fasesturing een resistieve belasting. Welke waarde ligt het dichtst bij de gemiddelde uitgangsspanning bij een ontsteekhoek van 60°?
  9. Hoe heet de eigenschap van een diode dat ze alleen in één richting goed stroom geleidt en in sperrichting vrijwel niet?
  10. Wat is het juiste doel van een in voedingen gebruikte arbeidsfactorcorrectieschakeling (PFC)?
  11. In een voeding waarvan de ingangsstroom niet sinusvormig is maar veel harmonischen bevat, is de arbeidsfactor niet 1, ook al is de grondgolf van de stroom in fase met de spanning. Welke verklaring is juist?

Vergelijkingen met deze term

Verwante termen

Afvlakcondensator Arbeidsfactorcorrectie Arbeidsfactor Inschakelstroom (inrush current) Transformator Thyristor Step-upchopper (boostconverter) Buck-boostconverter Continue geleidingsmodus Inductiemotor (asynchrone motor)

Naar de woordenlijst