Frage von malabhau, 175

Wie verstehe ich den Gleichrichter einer Lichtmaschine richtig?

Ich habe gerade einen Schaltplan von einer Lichtmaschine vor mir in aufgelöster Darstellung und kann mir nicht erklären wie der Strom gleichgerichtet wird. Also wie er fließt wenn Plus oder Minus an der Spule anliegt. Wenn jetzt zum Beispiel Minus an (w) anliegt kann der Strom doch nicht über (D4) runter auf (B -) über die Batterie zur Diode (D1) und dann zu (u) oder? Ich kann doch das Minuspotential nicht durch D4 schicken, weil sie doch sperrt oder? Wäre nett wenn mir einer hilft.

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von realistir, Community-Experte für Elektronik, 61

Du hast zwar einige Antworten bekommen, aber keine einzige hilft dir bei deinem Verständnis der Zusammenhänge.

Deine Betrachtung, deine Überlegung ist schon mal sehr gut und fast richtig.
Dir fehlt nur das Verständnis, was an der Diode wie sein muss.

Das versuche ich dir nun verständlicher zu machen. Versuche sinngemäß
mitzudenken und dir Grundregeln zu merken. Grundregel Nummer 1 lautet,
alles bezieht sich auf einen Punkt, je nach Betrachtungsweise.

Bleiben wir bei deinem Beispiel Minuspotential liegt an (w). Dann ist der Bezugpunkt für den Moment der Minuspol der Batterie.

Wir müssen aber anders anfangen, damit du das wesentliche einer Diode
verstehen kannst. Dort wo die interne Pfeilsitze hin zeigt, ist die
Kathode. Die Kathode repräsentiert immer das Minuspotential. Der
Kathode gegenüber liegt die Anode und die Anode repräsentiert immer das
Pluspotential.

Im übertragenen Sinne leitet eine Diode, wenn an
der Anode ein höheres positives Potential anliegt als an der Kathode.
Die typische Schleusenspannung einer Siliziumdiode beträgt typische 0,7
Volt. Versuche dir das zu merken.

Zurück zu deinem Beispiel an w liegt ein Minuspotential an. Tja nun überlegen wir mal auf welchen Bezugspunkt bezogen eine Diode leitend werden kann und welche der 6 Dioden das nur sein kann.

W hat ja nur Kontakt zu Diode 3 und Diode 4 in deinem Schaltbild.
Das Minuspotential liegt an Diode 3 auf der Anodenseite an. Anode muss
gegenüber Kathode positiv sein, damit diese Diode leiten kann. Diode 3
kann nicht leiten, da Anode negativer ist.

Bei Diode 4 sieht es anders aus, dort ist die Kathodenseite negativer als die Anodenseite, folglich leitet Diode 4 das Minuspotential zum Minuspol der Batterie. Verstehst du diese Polaritätsmomente jetzt besser?

Ich kann mir vorstellen dass es für Anfänger verwirrend werden kann, wenn man noch nicht gewohnt ist sich auf einen Bezugspunkt zu beziehen.
Deine Überlegung war richtig, du hattest dich nur irritieren lassen weil dein
Bezugspunkt sich deine Betrachtungen bezüglich Diode leitet wenn Anode
positiver ist bezog. Eine Diode leitet auch dann, wenn die Kathode
negativer als Anode ist,

Kommentar von malabhau ,

Deine Antwort ist wirklich sehr gut. Danke das du mir noch einmal die Diode zum besseren Verständniss erklärt hast. Es hilft mir das System zu verstehen.^^

Eine kleine Frage hätte ich aber noch. Damit Strom fließt brauchen wir einen Potentialunterschied. Wenn nun Minus an (w) anliegt wird der Potential ausgleich dann in der Batterie vorgenommen? Also liegt Minus über die Diode D4 bis zum Batterieminus an und in der Batterie ist dann unser Potentialausgleich?

Kommentar von realistir ,

ohh du fragst gut!

Zuerst hast du den Potentialunterschied an der Diode zu betrachten, damit für dich verständlicher wird, welche Diode wann leitend werden kann. Kann sie leiten, stellt sich automatisch an der Diode der Potentialunterschied ein, der Schleusenspannung genannt wird und um die 0,7 Volt bei Siliziumdioden beträgt.

Damit du dich vorerst nicht weiter verrückt machen musst, wie es betreffend Batterie zu betrachten ist, mache es dir einfacher. Du weißt sicher schon, jede Batterie oder sinngemäß stellvertretendes Element hat einen Innenwiderstand.

Solange du bei Betrachtungen mit Potentialen an der Batterie noch nicht krisenfest betreffend verständnis bist, ersetze die Batterie etc durch einen 1 Ohm Widerstand oder kleineren Wert.

Somit schaffst du dir mit diesem jederzeit zulässigen Gedankentrick einen geschlossenen Stromkreis! Male dir das mal entsprechend in obiges Schaltbild ein und du entdeckst bei einem Ersatzwiderstand von fast 0 Ohm anstelle der Batterie problemlos die jeweiligen geschlossenen Stromkreise für jeden Diodenzweig.

Kommentar von malabhau ,

Vielen vielen Dank für deine Hilfe. Besser hätte man es nicht erklären können jedenfals für mich nicht. Schade das ich dich nicht direckt kontacktieren kann wenn ich hier eine Frage einstelle.^.^


Ich hätte eventuell noch eine andere Frage muss aber erst den Schaltplan zeichnen. Würdem ich freuen wenn du mir dabei auch helfen könntest.


Kommentar von realistir ,

ich helfe gerne, werde dir auch bei weiteren Fragen helfen. Kann nur sein, dass ich mal Stundenlang nicht im Internet bin und dann etliche aktuelle Fragen nicht mitbekomme. Falls du keine guten anderen Antworten bekommst, mache auf dich, deine Frage aufmerksam. Notfalls über Umweg Kompliment oder Nachricht.

Kommentar von malabhau ,

Wie kann ich denn noch ein Bild hier einfügen? Habe leider kein Button welcher mir gewährt noch ein Bild online zustellen.

Kommentar von realistir ,

Wieso hast du keinen Button für ein Bild ein zu schieben? Geht keiner auf, bzw ist keiner vorhanden wenn du auf Kommentar abschicken klickst?

Wenn nein, versuche doch mal über die Funktion bearbeiten an sowas zu kommen. Du bist ja der Fragesteller, kannst deine Frage entsprechend bearbeiten.

Ansonsten mache es wie Andere, lade ein Bild auf einen entsprechenden Server hoch, welcher sowas anbietet und verlinke dorthin.

Kommentar von malabhau ,

http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=e948dc-1472499647.png

Hier habe ich einen elektrische Schaltung eines Reglers von einer Lichtmaschiene. Dieser soll die Erregerspule abschalten wenn zuviel Strom fließt.

Wenn weniger als 14,2V vorhanden sind fließt der Strom über

D+ runter über die Erregerwicklung zum Kollektor (K) des Transistors (T1) genauso über D+ zu R3 und runter zur Basis (B) des Transistors (T1) und von (D-) zum Emitter. Damit hätten wir unseren Kollektor-Emitter Strom.Und diese Teilschaltung wäre aktiv.

Wenn nun mehr als 14,2 Volt vorhanden sind muss sich die Erregerspule abschalten. Nur verstehe ich es nicht wie es gemacht wird.

Meiner Meinung fließt dann der Strom über R3 zum Kollektor (K) des Transistors (T2) und von D+ über R2 runter zur Z-Diode (D1) die leitet wenn wir mehr als 14,2V haben. Außerdem liegt D- an dem Emitter vom Transistor (T2) an. Somit fließt Strom über T2.

Wie schaltet er nun T1 ab? Denn Basis und Kollektor bekommen doch Pluspotenzial und Emitter Minus. Und somit würde T1 doch auch noch aktiv sein oder?

Und wozu ist D2? Ist sie zur Verhinderung der Induktionsspannung? Wenn dort kein Strom mehr fließt? Wenn ja wirkt Induktion immer in die gegengerichtete Richtung als wie der Strom fließt? Denn sie spert ja nur in eine Richtung oder hat sie eine andere Aufgabe?

Kommentar von realistir ,

Du scheinst noch ein Neuling in Elektronik zu sein ;-)

Solcherlei Kleinkram erkennt man doch schon auf einen kurzen Blick darauf. Das gibt es nicht viel zu überlegen. Prinzip Nummer 1 ist:

T1 ist solange leitend wie T2 gesperrt ist. Leitend wird T1, sobald sein Basisstromkreis den mindest Basisstrom bekommen kann, der zum durchschalten seiner Kollektor-Emitterstrecke nötig ist. Es wurden keine Werte angegeben, also kann dazu nichts gesagt werden und nur von Prinzip die Rede sein.

bekommt T2 seinen Basisstrom, wird dessen C/E Strecke niederohmig und schließt somit die Basis/Emitterstrecke von T1 sinngemäß kurz. Worauf T1 sperrt.

Die Diode parallel zur Erregerwicklung wird genau zu diesem Abschaltzeitpunkt von T1 aktiv, denn dann bricht das Magnetfeld in der Spule zusammen, polt sich um und die Diode hat dann genau die richtigen Polaritäten an ihren Kontakten dass diese Diode leitend wird. Somit wird die entstehende Abschaltenergie der Spule von der Diode sinngemäß Kurz geschlossen, vernichtet.

Kommentar von malabhau ,

Wenn T2 nun niederomig ist liegt dann nicht Plus an Basis und Plus am Kollektor an sowie Minus am Emitter? Somit hätte doch T1 an der Basis auch noch Plus. Was bedeutet im dem Fall Kurzschluss? Bedeutet es das am Emitter und Kollektor von T2 Minus durch geschalten wird bis zum Widerstand R3? Wenn ja versteh ich es nicht. Wie könnte aufeinmal Minus am Kollektor sein?

Kommentar von realistir ,

Hallo mein Freund, bist du schon mal abgehauen, oder planst du das? Wenn ja, vorwas malabhau?

Also, versuche zuerst mal die Dinge so zu formulieren, dass für dich einfacher erkenn- und begreifbarer wird und bleibt, was sich wo elektrisch abspielt. Benutze keine Worte, die zweideutig sind, sein können. Versuche eindeutig zu sein und zu bleiben. Mehr dazu unten.

Ein Transistor ist entweder leitend oder gesperrt und dies gilt entweder für seine Steuerstrecke oder Haupt-Arbeitsstrecke. Steuerstrecke ist welche? Was bleibt übrig und was ist bei einem Transistor meistens der Bezugspunkt generell?

Ohje, ich kann mit deinem ersten Satz überhaupt nichts anfangen. Für mich ist nicht erkennbar ob du mit plus an der Basis den T1 oder T2 meinst und kann den Rest auch nicht eindeutig zuordnen, weiß nicht was du damit meinst T1 oder T2. Versuche deutlicher zu schreiben, sonst kann ich nicht gut erklären.

Hmm niederohmig ist annähernd Kurzschluss.
Ach du hast es zwar sinngemäß verstanden wenn T2 niederohmig bzw einen sinngemäßen Kurzschluss zwischen Kollektor und Emitter hat? Wo liegt denn dann noch dein Problem, das versteh ich jetzt nicht?

Okay, ich gebe dir mal sinngemäß Nachhilfe. Wir können es bei Halbleitern mit digitalem oder analogem Kram zu tun haben.
Nimm bis du es sicher begriffen hast solange einfach hilfreiche Gedankenmittel zur Hand.

Bei digitalem Zeug gibt es sinngemäß nur EIN oder AUS, also kannst du dir da leicht einen Schalter vorstellen, der kann nur ein oder aus.

Beim analogen Kram nimmst du dir gedanklich so lange ein Potentiometer zu Herzen, bis das krisenfest sitzt.

Also kann eine Kollektor-Emitterstrecke für digitalen Kram als Schalter gedacht werden, und für analogen Kram wie ein Poti.

Wenn ich von niederohmig oder Kurzschluss spreche, warum kannst du dir das weder als Schalter noch als Poti vorstellen, interpretieren?

Denke dir deine Schaltung mal so, dass der T2 und der T1 betreffend C und E ein Schalter ist. Hast du dann Probleme die Dinge zu verstehen?

Was hast du denn von einem Transistor bisher so verstanden, kläre mich mal auf, ich habe davon keinerlei Ahnung, möchte das endlich mal verstehen ;-) Fühl dich jetzt nicht veräppelt, ich stelle mich mal absichtlich dumm, um deine Version zu hören und zu erkenne, wo deine Verständnisprobleme liegen.

Kommentar von malabhau ,

Ich fühl mich nicht verappelt ich Danke dir das du dir Zeit nimmst.

Verständniss: Bei einem NPN Transistor muss am Kollektor Plus anliegen sowie an der Basis auch. Der Strom der an der Basis anliegt muss viel geringer sein als am Kollektor. Am Emitter muss Minus anliegen. Der Kollektor-Emitter-Strom multiplizieren sich und wir haben unseren Emitter-Kollektor-Strom. Er fungiert als Schalter. Wenn zum Beispiel an der Basis kein Plus anliegt sperrt er.

Die Steuerstrecke ist Basis und Kollektor.

Ich habe nochmal das Bild überarbeitet. Vielleicht kann man daran sehen was ich meine.

http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=35b71f-1472557877.png

Für mich liegen Plus am Kollektor von T2 und Plus an Basis von T1 immer an. Ich verstehe nicht wie laut der Schaltung aufeinmal das Plus an Basis von T1 weg sein soll.

Kommentar von realistir ,

Aha, Überraschung, dein Verständnis macht dir deshalb Probleme weil es teilweise falsch ist.

Zurück zu den Grundlagen. Spannung ist die treibende Kraft, ähnlich wie Druck. Spannung ist also erforderlich, damit überhaupt Strom fließen kann und wieviel Strom fließen kann wird bestimmt durch den Druck und den Widerstand, also Spannung und Widerstand.
Grundlage muss verstanden sein und krisensicher verstanden sein!

Strom liegt nirgends an, Strom fließt. Punkt basta, Ende. Was anliegen kann ist immer nur Spannung oder Druck, sonst nichts.

Wie sieht das Schaltbild eines NPN Transistors aus? Erinnert da was an ein Diodensymbol? Hatte ich vorher nicht erklärt wohin die Pfeilspitze einer Diode zeigt ist was? Anode oder Kathode?

Gibt es im Transistor eine Pfeilspitze, also sinngemäß ein Diodensymbol oder gar eine Diodenfunktion? Gewiss gibt es die und von wo nach wo ist diese Diode, Diodenfunktion?

Wie war das noch mit leitend werden einer Diode und Schleusenspannung? Erkenne mal, es baut vieles auf vorherig gelernten Grundlagen auf!

Warum fällt es dir noch so schwer, dir die vorherigen Grundlagen zu merken, dich daran erinnern und dann Bezugspunkte zu sehen?

Wenn Basis und Emitter eine Diode sind und der Pfeil erkennbar werden lässt wo Anode, wo Kathode ist, kann dann nicht automatisch erkennbar werden welches Spannungspotential wo anligen muss?

Welches Potential muss dann der Emitter haben? Muss ich mir dann noch Gedanken machen, welches Potential der Kollektor haben müsste? Na?

Du machst dir manches zu kompliziert! Lerne die Grundlagen nicht nur zu verstehen, zu merken, zu behalten sondern auch anzuwenden!

Du hast in der Schule gelernt welche Zahlen es gibt, welches Zahlensystem unsere Grundlage darstellt und welche Werte welche Zahlen haben. Und das alles, bevor es ans rechnen mit den Zahlen ging. Da kam auch eines nach dem anderen und jeder kam nur damit zurecht, wenn er/sie diese Grundlagen verstanden hat und anwenden konnte. Das ist sonstwo nicht anders.

Wieso ist Steuerstrecke Basis und Kollektor?
Lass mich mal einen Umweg machen, dich fragen, haben die Zeichner sich womöglich einige Gedanken gemacht wie sie sinnvoll etwas zeichnen, oder ist das Zufall gewesen, geblieben? Sehen Schaltpläne ziemlich gleich aus, wenn sie geordneten Regeln entsprechen?

Du darfst ja zeichnen wie du willst, aber du wirst schnell einsehen und begreifen, wenn man sinnvoll zeichnet wird leichter erkennbar was da dokumentiert werden soll.

Also fließt Wasser von der Erde in den Himmel? Anders gefragt, ist es Zufall das in guten Schaltplänen das jeweilige Bezugspotential unten liegt, unten dargestellt wird? Weil unten ja auch das Bezugspotential namens Erde, Boden ist, auf dem wir alle rumlaufen.
Ähnlichkeiten, leichteres merken, bezug nehmen, nur dir noch nicht soooooo bewusst?

Wieso kann denn an Basis und Kollektor immer Plus anliegen? Darf ich dich daran erinnern, es gibt zwischen Basis und Emitter eine Diode, eine Diodenfunktion. Eine Diode kann leiten oder nicht leiten, also sperren! Wenn sie nicht leitet interessiert die die positive Spannung da außen an ihrem Anschluss nicht. Dann wird diese Spannung nicht belastet, weil dann ja kein Strom fließen kann!

Kann Strom fließen, dann gibt es ja auch einen zu errechnenden Widerstand aus der anliegenden Spannung und dem Strom. Sonst nicht. Wie ist es gedanklich beim Schalter, wann kann Strom fließen, wann nicht? Warum fällt es dir schwer, diese vorherigen Grundlagen gedanklich einzubringen, ohne dich verrückt zu machen?

Wieso kann Spannung am Kollektor anliegen, wenn der Transistor zwischen Kollektor und Emitter wie ein Schalter eingeschaltet ist?
Dann liegt oben am Kollektorstromkreiswiderstand plus an und unten an dem Widerstand das durchgeschaltete Minus und durch den Widerstand fließt nun Strom.

Kommentar von malabhau ,

Wenn nun T2 leitet habe ich einen Stromfluss  ohne einen Widerstand (von Leitungswiderstand mal abgesehn) der den Strom behindern könnte. Von D- über Emitter (T2) über Kollektor (T2) bis zum Anfang des Widerstand R3. Somit ist kein Potentialunterschied und alles Bis zu R3 ist Minus. Erst am anderen Ende des Widerstandes ist Plus da wir auf der Linken Seite Elektronen - Überschuss haben und auf der rechten Seite einen Elektronen-Mangel. Somit liegt an der Basis von T1 Minuspotential an.

Wenn es dir auf die Nerven geht dann sag es bitte. Ich Danke dir trotzdem das du mir bis hierher geholfen hast.

Kommentar von realistir ,

Wieso glaubst du, du würdest mir auf die Nerven gehen, das verstehe ich nicht.

Kann es eher umgekehrt sein, ich gehe dir auf die Nerven, entweder weil ich dir gebetsmühlenartig immer vorbete, du sollst dir gewisse Grundlagen besser merken usw.? Oder weil du dich immer dumm und unbeholfen fühlst, wenn ich vielleicht etwas umständlich dir dies und das empfehle.

Eines sollte klar sein, ich respektiere dich, werfe dir nichts vor, sondern versuche dir zu helfen auf den Gehwegen in die Welt der Elektronik.

Oben ist deine Beschreibung entsprechend meiner vorherigen Erklärung und somit richtig bis -----> und alles Bis zu R3 ist Minus.

Dann kramst du was von Elektronenmangel und -überschuss aus und was von links und rechts, was ich nicht kapiere.
Aaaach, halt stop, ich sehe gerade warum ich dein links, rechts nicht kapiere. Ich habe mir dein Schaltbild auf einen Zettel übertragen, aber so, wie ich es seit über 30 Jahren gewohnt bin. Und da gibt es kein rechts und links mehr. In meiner Zeichnung sind alle Kollektor-Emitterstrecken senkrecht, alle Minusverbindungen unten, das D+ oben. und alle Basisanschlüsse links.

So wird das üblich gezeigt, gezeichnet, anders kenne ich es nicht, anders zeichne ich es nicht. Sind nur diverse kleine Unterschiede in der Zeichnungsweise und da wird manchmal nicht sinngemäß von gleichem geredet.

Ja, somit liegt an der Basis von T1 Minuspotential an.
Und wie sieht das für die Basis-Emitterdiode dann aus, wenn dort Minuspotential ist? Bedeutet das für dessen Kollektor-Emitterstrecke dann ein sinngemäßes Ein oder Aus?

Kommentar von malabhau ,

Aus.

Also der Schalter wäre offen. Es fließt kein Strom denn Basis und Emitter haben beide das gleiche Potentzial.

Kommentar von realistir ,

Richtig ;-)
Hey, du benutzt ja treffende Worte!

Kommentar von malabhau ,

Hihi ^^

Danke das du die Nerven berhalten hast.^^

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Auto, 93

Jede einzelne Wicklung erzeugt bei der Drehstromlichtmaschine eine eigene Sinuswelle, die jeweils um 120° zu den anderen verschoben ist. Bei der vorliegenden Diodenschaltung wird nun praktisch immer nur die Spitze der positiven Sinuswelle durchgelassen und die sperrt alle anderen Durchgänge, bis dann dort die höchste Spannung anliegt.  Dadurch bekommt man eine relativ glatte Gleichspannung, die auch schon bei niedriger Drehzahl anliegt.

Expertenantwort
von fuji415, Community-Experte für Auto, 61

Die Dioden lassen nur Positive Spannung durch und sperren die Negative  je nach dem wie sie geschaltet sind .

Ungesteuerte Gleichrichter

Ungesteuerte Dioden 

In diesen Schaltungen werden nur

 

Dioden

 

verwendet, deren Leitfähigkeit von der Polarität der angelegten Spannung abhängt:

Wenn die Kathode negativer als die Anode ist

 

und

 

die notwendige Schleusenspannung

 

(bei Silizium: 0,6 V) überschritten wird, leitet die Diode.Bei umgedrehtem Vorzeichen sperrt die Diode, solange die Durchbruchsspannung nicht überschritten ist.

https://www.eal.ei.tum.de/fileadmin/tueieal/www/courses/LGUS/tutorial/01_-_Diode...

Antwort
von Kuno33, 66

Die gezeichnete Lichtmaschine erzeugt Drehstrom, also hier einen Dreiphasenwechselstrom. An jede Wicklung ist eine Diode zum Plus- und eine zum Minuspol verschaltet. Die Wechselstromwelle erreicht mit 120° Verschiebung den Anschluss. Gibt eine Wicklung (oder ggf. noch eine andere) Plus heraus, fließt der Strom zum Pluspol, die dritte ist dann aber negativ. Infolgedessen fließt der Strom von ihr an den Minuspol.

Dadurch geht die Spannung zwischen Minus und Plus niemals auf Null, wie es beim einphasigen Wechselstrom wäre, der mit einer Diode gleichgerichtet würde, wenn die Diode in Sperrichtung wäre.Da würde nur ein pulsierender Gleichstrom von einer Halbwelle des Wechselstroms entstehen.

Bei der "Graetz-Schaltung" kann man mit vier Dioden etwas Ähnliches machen. Auch hier würde dann ein Gleichstrom entstehen, der nie auf null geht. Hier wurde die Grätzschaltung praktisch für einen Drehstrom ausgerichtet.

Kommentar von malabhau ,

Die Grätzschaltung verstehe ich nur diese hier nicht. Wie kann ich denn die Diode in Sperrichtung betreiben wie oben beschrieben?

Kommentar von Kuno33 ,

In Sperrichtung sperrt sie. In Flussrichtung öffnet sie. Die Diode lässt nur eine Flussrichtung zu. Überlege einfach mal - ohne genaue Spannungswerte, wenn zwei Wicklungen gerade eine positive Spannung abgeben und die dritte eine negative, ergibt sich ein geschlossener Stromkreis. Und tatsächlichist es so, dass immer zwei Wicklungen die eine und die dritte die andere Polarität hat. Dadurch besteht immer ein geschlossener Stromkreis, so lange ein Verbraucher an + und - angeschlossen ist. Wenn Du es genauer haben willst, musst Du den Phasenwinkel von jeweils 120° einbeziehen. Zum Verständnis ist das aber nicht erforderlich.

Antwort
von madguy1, 69

Mein Lehrer hat immer gesagt, mit Farbe einzeichnen dann wird alles klar.

Vielleicht erkennst du hiermit, wie der Strom bei deinem genannten Beispiel fliesst.

Wie du erkennen kannst, werden die Dioden in Durchlassrichtung betrieben. (Dioden werden immer so gezeichnet, dass sie in Technischer Stromrichtung druchlassen)


Antwort
von diroda, 16

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