Ein Gleichrichter ist ein Gerät, das einen oszillierenden bidirektionalen Wechselstrom (AC) in einen eindirektionalen Gleichstrom (DC) umwandelt. Gleichrichter gibt es in den unterschiedlichsten Bauformen, von Vakuumröhrendioden und Quarzradioempfängern bis hin zu modernen Siliziumkonstruktionen.
Die einfachsten Gleichrichter, die so genannten Einweggleichrichter, arbeiten, indem sie eine Seite des Wechselstroms eliminieren und so nur eine Stromrichtung durchlassen. Da die Hälfte des Wechselstroms ungenutzt bleibt, erzeugen Einweggleichrichter eine sehr ineffiziente Umwandlung. Eine effizientere Umwandlungsalternative ist ein Vollwellengleichrichter, der beide Seiten der Wechselstromwellenform nutzt. Informationen über die Funktionsweise von Einweg- und Vollwellengleichrichtern finden Sie hier.
Verwendung eines Gleichrichters
Gleichrichter sind von grundlegender Bedeutung für den Betrieb vieler verschiedener Geräte. Da das normale Stromverteilungsnetz mit Wechselstrom arbeitet, benötigt jedes Gerät, das mit Gleichstrom betrieben wird, einen Gleichrichter, um korrekt zu funktionieren. Praktisch alle modernen elektronischen Geräte benötigen die gleichmäßige, konstante Leistung von Gleichstrom, um korrekt zu funktionieren.
Außerdem verwenden wir Gleichrichter, um die Spannung in Gleichstromsystemen zu ändern. Da es in manchen Fällen relativ schwierig ist, Gleichspannung direkt umzuwandeln, kann die einfachste Lösung das folgende Verfahren sein:
1. Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom
2. Änderung der Spannung mit einem Transformator
3. Umwandlung von Wechselstrom zurück in Gleichstrom mit einem Gleichrichter
In einigen wenigen Anwendungen hat der Gleichrichter selbst eine direkte Funktion, die über die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom hinausgeht. Nehmen wir zum Beispiel eines der frühesten Radiodesigns: ein Kristallradio. Bei diesem Gerät wurde ein feiner Draht gegen einen Kristall gepresst (wir würden dieses Bauteil heute als Diode bezeichnen), der das Wechselstrom-Radiosignal direkt gleichrichtete und so den Ton extrahierte und in Kopfhörern wiedergab. Präzisionsgleichrichter werden auch heute noch in einigen Radiotypen verwendet.
Die Flammengleichrichtung ist ein weiteres Beispiel für die direkte Anwendung der Gleichrichtung. Bei dieser Anwendung wirkt eine Flamme aufgrund der unterschiedlichen Mobilität von Elektronen und positiven Ionen in einer Flamme als Gleichrichter. Wir nutzen die gleichrichtende Wirkung des Feuers auf den Wechselstrom in Gasheizungssystemen, um die Anwesenheit der Flamme zu steuern.