Wechselspannung – Netzteil Ratgeber

Wechselspannung und Gleichspannung

16. Juni 2011 Keine Kommentare

Die Begriffe Gleichspannung und Wechselspannung hat vermutlich jedermann schon einmal gehört. Die Wechselspannung zeichnet sich dabei durch eine regelmäßig wechselnde Polarität aus, die grafisch oft als Sinuskurve dargestellt wird.

Wechselspannung begegnet und alltäglich: Beim Strom aus der Steckdose handelt es sich um eine Wechselspannung bzw. Netzspannung. Weiterhin wird Wechselspannung in der Nachrichtentechnik eingesetzt um beispielsweise Mikrofone zu betreiben. Das Formelzeichen für Wechselspannung ist ein U, das allgemein für elektrische Spannung Verwendung findet, mit Tilde als Zusatz.

Spannungen müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllen, um als Wechselspannung bezeichnet zu werden. Wechselspannung verläuft dabei entweder periodisch in Gleichungsform oder weist einen arithmetischen Mittelwert von Null auf.

Als Gleichspannung wird hingegen eine Spannung bezeichnet, die sich nicht ändert. Die Gleichspannung ändert im Gegensatz zur Wechselspannung nicht ihre Polarität. Der Gleichspannung liegt ein linearer Verbraucher an.

Auch die Gleichspannung wird mit dem Formelzeichen U für die elektrische Spannung mit einem waagerechten Strich als Zusatz angegeben. Gleichspannung wird unter Anderem von Solarzellen und galvanischen Zellen erzeugt und bildet die Voraussetzung dafür, dass Gleichstrom fließen kann.

Transformatoren

Einphasen-Transformatoren

7. Juli 2010 Keine Kommentare

Transformatoren bestehen aus einem magnetischen Kreis, um den zwei Stromkreise herum geführt werden. Im allgemeinen Sprachgebrauch sind Transformatoren auch als Trafo oder Umspanner bekannt. Transformatoren bauen im zweiten Leiter eine Wechselspannung auf, wenn der erste Leiter mit Wechselstrom betrieben wird. Die Bauelemente kommen daher zum Einsatz, wenn Wechselspannungen erhöht oder verringert werden müssen.

Im Haushalt finden Transformatoren in nahezu jedem Netzteil Verwendung: sie wandeln die Netzspannung aus der Steckdose in die notwendige Betriebsspannung des Gerätes um. In der Stromversorgung werden Transformatoren überall gebraucht, da der über Hochleitungen transportierte Strom erst nach seiner Umwandlung durch einen Transformator in Niederspannung eingesetzt werden kann.

In den Netzteilen von Haushaltsgeräten sind bereits Netztransformatoren verbaut. Alternativ kommen auch Schaltwandler zum Einsatz. Die Netzteile von Computern und Fernsehern sind mit einem Zeilentransformator ausgestattet, der zwischen 20 und 30 kV erzeugt. Der Kern eines Transformators besteht aus Eisen oder Ferriten – keramische Werkstoffe mit schlechten Leitungseigenschaften aus Eisenoxid. Die klassische Bauweise eines Transformators ist die Ringform. Das Modell des idealen Transformators weicht in der Praxis dem realen Transformator: Faktoren wie Wirbelstromverluste, Widerstände und Streuflüsse ermöglichen keine Umsetzung des idealen Modells.

Einphasen-Transformatoren erzeugen mit der Sekundärspule auf der Ausgangsseite eine Wechselspannung, wenn an der Primärseite am Eingang des Transformators eine Wechselspannung angelegt wird. Die erzeugte Ausgangsspannung entspricht bei Einphasen-Transformatoren der Eingangsspannung unter Berücksichtigung des Windungsverhältnisses der Spule und ist mit einer Formel errechenbar.

Inverter

Resonanzwandler

19. Mai 2010 Keine Kommentare

In der elektrischen Energietechnik werden Schalternetzteile, die an einen Schwingkreis angeschlossen sind, als Resonanzwandler bezeichnet. Die kleinen Schalternetzteile sind auch unter der Bezeichnung Inverter bekannt und versorgen beispielsweise Leuchtstoffröhren. Der Inverter wandelt Gleichspannung in Wechselspannung um.

Resonanzwandler arbeiten mit zwei Rechteckspannungen, die sich nicht überlappen dürfen. Die Einschaltdauer beträgt jeweils 45 Prozent. Bei einer Überlappung der Spannung würde es zu einem Kurzschluss kommen. Resonanzwandler kommen in den unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz: Sie werden für Ventilatoren und im Wärmepumpenbau eingesetzt. Auch als Verdichter in handelsüblichen Klimaanlagen regeln die Inverter die Drehzahl. Neben der Drehzahlreglung werden Inverter auch für die Spannungsumwandlung von Gleich- in Wechselspannung für Schweißstromquellen eingesetzt. Als Wechselrichter werden Resonanzwandler bei der Einspeisung von Solarstrom verwendet. Ein weiteres Einsatzgebiet ergibt sich bei Akkus: Wechselspannung ist hier für den mobilen Betrieb notwendig.

Leuchtstofflampen mit einer Leistung von weniger als zehn Watt werden ebenfalls über einen Inverter betrieben. Als Vorschaltgerät liefert der Inverter hier die notwendige Spannung. In den meisten Energiesparlampen ist ein Resonanzwandler bereits verbaut. Der Inverter befindet sich bei Energiesparlampen im Lampensockel. Wer sich im Haushalt oder auf Arbeit umschaut, kann den Inverter auch noch an anderer Stelle direkt vor den Augen entdecken: Flachbildschirme werden mit Leuchtstoffröhren beleuchtet, die für die Hintergrundbeleuchtung zuständig sind. Resonanzwandler sind über den Fachhandel und natürlich auch über das Internet erhältlich. Die Schalternetzteile werden von verschiedenen Herstellern angeboten.

Stromrichter

Gleichrichter

5. Mai 2010 Keine Kommentare

In der Elektrotechnik und der Elektronik werden Gleichrichter als kleine Bauteile eingesetzt, um Wechselspannung in Gleichspannung umzuwandeln. Die Stromrichter ermöglichen eine Umwandlung in Gleichspannung durch Halbleiterdioden. Eine Gleichrichtung der Spannung wird zu Messzwecken, in der modernen Nachrichtentechnik, für den Betrieb von elektrischen Verbrauchern über das Wechselstromnetz sowie für Anbindungen an entfernte Stromnetze verwendet.

Gleichrichter wandeln die wellenförmig auftretende Spannung in Gleichspannung um. Die Wellen werden hierbei durch einen Kondensator geglättet. Gleichrichterschaltungen werden in zwei Typen unterschieden: gesteuerte und ungesteuerte Gleichrichter. Gesteuerte Gleichrichter arbeiten mit einer Steuerspannung, die eine Gleichrichtung der Spannung durch Öffnen und Schließen der Schalter umsetzt. Ein ungesteuerter Gleichrichter hingegen schaltet auf Basis der Spannungsdaten an den Dioden ohne zusätzliche Steuerelektronik um.

In der Messtechnik werden Gleichrichter meist in Schaltungen eingesetzt, die Messsignale verarbeiten. Diese Präzisions-Gleichrichtung dient nicht dazu, die Baugruppen mit Strom zu versorgen, sondern zur Umwandlung von Messignalen. Gleichrichter kommen auch in der Nachrichtentechnik zum Einsatz, wo sie zur Wiederherstellung oder für den Nachweis von Hochfrequenzsignalen eingesetzt werden.

Der Strom verläuft immer in Form einer Sinuskurve. Gleichrichter wandeln diese Spannungskurve als nichtlineare Schaltungen in Gleichspannung um. In der Elektrotechnik und in der Elektronik werden Gleichrichter bereits seit Beginn des 20. Jahrhunderts eingesetzt: Erst übernahmen hier elektromechanische Gleichrichter die Umwandlung der Wechselspannung in die gewünschte Gleichspannung. Gleichrichter aus Halbleitermaterial wie Selen sonderten bei Überlastung einen stechenden Geruch ab. Heute wird hauptsächlich Silizium verwendet.

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