Lösung Messung Schritt 3
In diesem Projektteil ist eine Musterlösung für die Messschaltung 3 zu finden.
Abbildung: Schaltplan zur Messung der gleichgerichteten Spannung, Quelle: BBS 2 Wolfsburg
Für die gleichgerichtete Spannung ergibt sich der folgende Spannungsverlauf.
Abbildung: Verlauf der gleichgerichteten Spannung, Quelle: BBS 2 Wolfsburg
In dem Spannungsverlauf ist zu erkennen, dass statt der zuvor vorhanden Sinusspannung nun nur noch die positiven Halbwellen vorhanden sind. Die negativen Halbwellen wurden scheinbar als Folge der Gleichrichtung nach oben geklappt.
Bei der Gleichrichtung wird dabei zwischen der Einweg- und der Zweiweggleichrichtung unterschieden. Die folgende Abbildung soll die verschiedenen Auswirkungen der beiden Gleichrichtungsstufen verdeutlichen. Ganz links ist dabei der ursprüngliche Sinusverlauf zu erkennen. Wird nun ein Einweggleichrichter verwendet so werden die negativen Halbwellen aus dem Signal gefiltert. Wird nun darüber hinaus ein Zweiweggleichrichter verwendet so werden die negativen Halbwellen nicht nur rausgefiltert, sondern nach oben geklappt.
Abbildung: Gleichrichten der Sinusspannung , Quelle: BBS 2 Wolfsburg
Daraus folgt, dass die Gleichrichterschaltung eine Art elektrisches Ventil ist, welches insbesondere zur Umformung von Wechselspannung in Gleichspannung verwendet wird. Die Gleichrichtung ist somit als die Erzeugung einer Spannung mit einem einheitlichen Vorzeichen, im Normalfall dem positiven, aus einer Spannung mit einem wechselnden Vorzeichen zu verstehen. Es wird also die Betragsfunktion des Sinus gebildet.
Als weitere Aufgabenstellung sollten die Amplitude, der Spitze-Spitze-Wert und der Effektivwert berechnet bzw. abgelesen werden.
Der Spitze-Spitze-Wert lässt sich hier auch wieder direkt von dem verwendeten Oszilloskop ablesen. In diesem Fall beträgt er 12 V. Anschließend lässt sich die Amplitude berechnen. In den beiden Schritten zuvor war diese immer die Hälfte des Spitze-Spitze-Wertes. Dies ist bei der gleichgerichteten Spannung jedoch nicht der Fall. Dadurch das die negativen Halbwellen nach oben geklappt wurden, entspricht die Amplitude dem Spitze-Spitze-Wert.
Anschließend wurde der Effektivwert berechnet. Als zeitlichen Verlauf erhält man für die gleichgerichtete Spannung einen quadrierten Sinus dessen arithmetischer Mittelwert ungleich null ist. Nach einsetzen des zeitlichen Verlaufs und der gegebenen Werte in die unter Schritt 1 beschriebene Formel, ergibt sich für den Effektivwert der Spannung ein Wert von 8,34 V.