Diodengleichrichter - EAL Lehrstuhl für Elektrische Antriebssysteme ...

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1.3 Einweg-Gleichrichter (M1-Schaltung) 1.3.1 Schaltbild In Abbildung 1.2 ist eine M1-Schaltung gezeichnet. Trafo U v i l u l U 1 U 2 Abbildung 1.2: M1-Schaltung 1.3.2 Verläufe von Strom und Spannung Die in Abbildung 1.3 angegebenen Schaltungen (reine R-Last, RL-Last und RC-Last) wurden mit Hilfe des Programms PSIM R○ simuliert. Hierbei wurden folgende Zahlenwerte verwendet: U = 230V f = 50Hz R = 100Ω C = 50µF L = 50mH Die resultierenden Verläufe von Strom und Spannung sind in Abbildung 1.4 angegeben. A V A V A V Abbildung 1.3: PSIM-Modelle der M1-Schaltung Der Strom i R (t) durch den Widerstand R ergibt sich aufgrund des ohmschen Gesetzes i R = u R R Er ist somit proportional zur am Widerstand angelegten Spannung. Der duch den Kondensator C fließende Strom ergibt sich aufgrund des Zusammenhangs i C = C · ˙u C 4
400 Spannungsverläufe Spannung [V] 300 200 100 0 V RC V R V RL −100 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 Zeit [s] Stromverläufe 8 Strom [A] 6 4 2 0 I RC I R I RL −2 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 Zeit [s] Abbildung 1.4: Verläufe von Strom und Spannung (M1-Schaltung) Durch den „Knick“ im Spannungsverlauf ergibt sich somit ein Sprung im Stromverlauf, außerdem kommt es zu einer „Stromüberhöhung“. Zu Beginn einer Halbwelle wird der Kondensator aufgeladen. Ist der Scheitelpunkt der Halbwelle überschritten, speisen kurzzeitig der Kondensator und die Spannungsquelle Strom in den Widerstand R, die Spannung der Quelle sinkt allerdings schneller als die des Kondensators (bei ausreichend großer Dimensionierung). Sobald die Spannung am Kondensator größer ist als die an der Spannungsquelle, speist nur noch der Kondensator den Widerstand. Der Stromfluss durch die Diode kommt zum Erliegen, die Diode sperrt. Da der Kondensator noch nicht vollständig entladen ist, speist dieser nun weiter den Widerstand, bis entweder die gesamte Ladung des Kondensators durch R abgeflossen ist oder die nächste Halbwelle beginnt. Ein Kondensator parallel zum Widerstand führt zu einer „Glättung“ der Spannung. Die an der Induktivität L anliegende Spannung lässt sich aufgrund des Zusammenhangs u L = L· ˙i L berechnen, der Strom i L durch die Induktivität folglich durch i L = 1 L t∫ 0 +T u L dt t 0 Es ergibt sich ein PT 1 -Verlauf bzw. eine Glättung des Stroms. Diese resultiert daraus, dass in einer Induktivität ein Fluss Ψ aufgebaut wird, der seiner Ursache (also dem Strom durch die Induktivität) entgegenwirkt. Ist die Spannung der Quelle Null geworden, so ist immer noch magnetische Energie in der Induktivität gespeichert bzw. Fluss vorhanden. Dieser führt dazu, dass auch bei negativer Spannung der Quelle noch Strom fließt (Sperrbedingung <strong>für</strong> die Diode: i = 0). Erst wenn der Fluss vollständig abgebaut ist, kommt der Stromfluss zum Erliegen und die Diode sperrt. 5
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Seite 13 und 14: 1.3.2 erklären. Die Modelle sind i
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Seite 19 und 20: erechnen. Wird stattdessen mit der
Seite 21 und 22: Spannung [V] Spannung [V] Strom [A]

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