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Vergleich von Vollwellen- und Halbwellengleichrichtung

anhand eines gemessenen verstaerkeraufbaues







schaltungsaufbau



 








Messung durchgefuehrt an einem Ringkern Netztransformator 230V (prim) / 360V (sec) / 250VA
(vollvergossene sonderangefertigung)

gleichrichtung der hochspannungswicklung mit si-dioden auf 1000uF elko und zusaetzlicher wechselstrombelastung durch heizwicklungen von ca 20watt.








Spannungspeaks (Ripple) am 1000uF Ladekondensator bei 50Hz und 100Hz Gleichrichtung

   


Spektren der Spannungspeaks (Ripple) am 1000uF Ladekondensator bei 50Hz und 100Hz Gleichrichtung

   









Strom-Peaks an Trafosekundaerseite bei 50Hz und 100Hz Gleichrichtung (gemessen ueber 5,6ohm)

   


Spektren der Strom-Peaks an Trafosekundaerseite bei 50Hz und 100Hz Gleichrichtung

   









Strom-Peaks an Trafoprimaerseite bei 50Hz und 100Hz Gleichrichtung (gemessen ueber 1ohm)

   


Spektren der Strom-Peaks an Trafoprimaerseite bei 50Hz und 100Hz Gleichrichtung

   








beim vergleich der meszdiagramme ist zu beachten dasz die y-skalierungen leider nicht immer gleich gehalten wurden.
die recht grobe aufloesung der frquenzspektren - skaliert bis ca. 1% der grundwelle, entsprechend einem umfang von lediglich 40db - hat ihre ursache in der allgemein geringen spannungsaufloesung von digitaloszilloskopen (hier 8bit, wie sehr weit verbreitet).

bei der betrachtung des spannnungs rippels auf dem ladekondensator ist gut zu erkennen dasz die 50hz gleichrichtung etwas mehr als den doppelten peak-peak wert hinterlaeszt, dies aber je nach betrachtungsweise auch damit aufgewogen werden koennte, dasz die stoerfrequenzen eine ganze oktave weiter an den rand des audiobandes verschoben sind. gluecklicherweise weisen beide verfahren - bezueglich des stoerspannungsspektums einen recht steilen abfall mit zunehmender frequenz auf.

bei den strommessungen ist schoen zu erkennen, dasz die symmetrie des kurvenverlaufes bei der 100hz vollwellengleichrichtung markant die geradzahligen oberwellen herausfallen laseszt. davon abgesehen ist die huellkurve jedoch bei halbwellen- und vollwellengleichrichtung mehr oder weniger die selbe. der verlust an stoerunterdruckung durch halbwellengleichrichtung darf also mit etwas vorsicht als aehnlich dem zuwachs der restbrummspannung am ladekondensator gesehen werden.
eine wesentlich darueberhinausgehende disqualifizierung der halbwellengleichrichtung durch zusaetzliche effekte erscheint aus dieser perspektive als unangebracht.

beachtenswert - und aus obigen diagrammen nicht ableitbar - ist jedoch, dasz der ringkerntransformator trotz kraeftiger ueberdimensionierung (etwa 100W entnahme bei nominell 250va belastbarkeit) bei einweggleichrichtung merklichen, rein mechanischen brumm entwickelt. ein einsetzen der saettigung ist zwar auf den nadelspitzen schwerlich zu identifizieren, die stark unmittige (ca. 90grad anstelle der "normalen" 180grad) verteilung der positiven und negativen peaks (primaerseitig) bei 50hz gleichrichtung sind jedoch moeglicherweise das offensichtlichere diagnosemittel dafuer. (vielleicht kann ja mal wer was "amtliches" dazu beisteueren?).

die insgesamt ca 40ohm diodenvorwiderstand liegen in serie zu den ca 60ohm der sekundaerwicklung plus den ca. 8ohm der primaerwicklung und entschaerfen damit die ansonsten allzuscharfen strompeaks und verringern den mechanischen brumm bei halbwellengleichrichtung gleichzeitig auf ein ertraegliches masz. wie leicht zu sehen (und aus peakstrom mal spannung auch leicht nachzurechnen) ist, musz der transformator bei reiner c-siebung kurzzeitig einem beachtlichen energieumsatz gewachsen sein.
summa summarum erscheint ein trafo mit ueberreichlich dimensioniertem kern, jedoch einer nicht allzu niederohmigen wicklung als idealster spannungsumsetzer fuer 50hz gleichrichtung.
bei einer 100hz gleichrichtung koennten andererseits die diodenvorwiderstande fuer einen aehnlichen stromfluszwinkel deutlich kleiner ausfallen, was zumindest dem statischen innenwiderstand der spannungsversorgung entsprechend zugute kaeme.

alle messungen wurden ebenfalls auf hochfrequente nadelimpulse kontrolliert (max ca. 40ns entsprechend ca. 25meghz). bis herunter zur meszgrenze von ca 50mv war dazu allerdings nichts verdaechtiges zu beobachten. ebensowenig konnte "ringing" - auch nicht mit extremem einzoomen in die kurvenknicke und uebergangssstellen entdeckt werden.




allzeit gutes gelingen wuenscht
michael gerstgrasser

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