Trockengleichrichter

Der Trockengleichrichter ist ein historischer Typ von Gleichrichter, welche in der Elektrotechnik zur Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung verwendet wurden. Der Begriff der Trockengleichrichter leitet sich von dem Umstand ab, da sie im Gegensatz zu ihren Vorgängern, den Quecksilberdampfgleichrichter, keine Flüssigkeiten wie flüssiges Quecksilber verwenden. Der Trockengleichrichter fand ab den 1930er Jahren, aber vor allem nach dem Zweiten Weltkrieg, eine breite Verwendung. Sie ersetzten dabei die bis dahin gängigen Gleichrichterröhren. Die ersten Modelle waren dabei der Kupferoxydul-Gleichrichter (1925) und der Selen-Gleichrichter (1930). Später wurden Halbleiterdioden und Halbleiter-Gleichrichter mit besseren elektrischen Daten entwickelt, sodass die historischen Trockengleichrichter keinen nennenswerten Einsatz mehr finden.

Typen

Kupferoxydul-Gleichrichter

Kupferoxydul-Gleichrichter Schnittdarstellung

Die Module bestehen aus meist beidseitig durch Kupfer(I)-oxid beschichteten Kupferscheiben, mit einem Durchmesser von bis zu 40 Millimetern bei variierender Strombelastbarkeit. Da das Kupfer(I)-oxid ein p-Leiter ist und das Kupfer ein n-Leiter, bildet sich zwischen den beiden Stoffen ein p-n-Übergang, also eine Sperrschicht. Die maximale Sperrspannung beträgt dabei 3,5 V.^[1] Mehrere solcher Platten sind mittels Kontaktfedern oder zwischengelegten Blei- oder Zinkscheiben in Reihe oder zu Brückengleichrichtern zusammengeschaltet. Eine Reihenschaltung ist bereits bei Sperrspannungen von über 10 V nötig. Damit die Temperatur in den Einheiten nicht über 60 °C steigt, werden die Module durch Luftzwischenräume getrennt. Kombinationen für 4–225 V und Belastungen von 100–350 mA kommen häufig vor und wurden meist in Graetz-Schaltung gebaut.^[1]

Selen-Gleichrichter

Aufbau Selengleichrichter

Es werden aktive Selenschichten auf dünne vernickelte Eisenplatten (später Aluminium) durch Bedampfen oder andere Methoden („draufschmieren“) aufgebracht. Durch Halogenzusätze wurde die Leitfähigkeit verbessert.^[2] Die Eisenscheiben haben einen Durchmesser von bis zu 112 mm bei variierender Strombelastbarkeit.^[1]

Belastbarkeit für Plattendurchmesser^[1]
Belastbarkeit	Durchmesser
0,05 A	18 mm
0,125 A	25 mm
0,3 A	35 mm
0,6 A	45 mm
2,4 A	84 mm
4 A	112 mm

Selengleichrichter (Graetzbrücke) in der am Ende der Entwicklung für kleine Ströme üblichen Klammerbauform (Gleichrichterplatten mit zwischengefügten Anschlußfahnen zusammen geklemmt)

Zur Verbesserung der Leitfähigkeit wird zusätzlich eine Deckelektrode aus einer Cadmium-Zinn-Legierung schmelzflüssig aufgebracht. Anschließend wird die Platte thermisch und elektrisch formiert, wobei das Cadmium in das polykristalline Selen diffundiert und sich die Sperreigenschaft verbessert. Da das Selen ein p-Leiter ist und das Cadmiumselenid ein n-Leiter, bildet sich zwischen den beiden Stoffen ein p-n-Übergang, also eine Sperrschicht. Die technische Stromrichtung in Durchlassrichtung ist daher zur Deckelektrode gerichtet, weshalb dort beim Selen-Gleichrichter der Pluspol ist.^[2]

Pro Element darf maximal 18 V Wechselspannung anliegen, was in max. 14 V Gleichspannung umgewandelt werden kann. Die Module dürfen maximal 40 °C bei Höchstwerten erreichen. Da der Temperaturkoeffizient negativ ist, wird ein automatischer Ausgleich für den bei stärkerer Belastung entstehenden Spannungsabfall am Transformator geschaffen. Meist werden mehrere Module in Serie geschaltet. Selen-Gleichrichter wurden lange Zeit zum Laden von Akkus benutzt.^[1]

Literatur

Karl Maier: Trockengleichrichter, Theorie, Aufbau und Anwendung; Verlag von R. Oldenbourg, Berlin 1938.

Weblinks

Wiktionary: Gleichrichter – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

↑ ^a ^b ^c ^d ^e Ernst Erb: Radios von gestern: Das Sachbuch für Sammler und Radio-Amateure. 3. Gebundene Auflage. M+K Computer, 1998, ISBN 3-907007-09-3, S. 328 (456 S.).
↑ ^a ^b Spenke, Eberhard.: Elektronische Halbleiter : Eine Einführung in die Physik der Gleichrichter und Transistoren. Springer Berlin Heidelberg, 2013, ISBN 978-3-642-48244-1, S. 71 (386 S.).

[:0-1] Ernst Erb: Radios von gestern: Das Sachbuch für Sammler und Radio-Amateure. 3. Gebundene Auflage. M+K Computer, 1998, ISBN 3-907007-09-3, S. 328 (456 S.).

[:1-2] Spenke, Eberhard.: Elektronische Halbleiter : Eine Einführung in die Physik der Gleichrichter und Transistoren. Springer Berlin Heidelberg, 2013, ISBN 978-3-642-48244-1, S. 71 (386 S.).

[1]

[2]