Gleichrichter in der Galvanik

Galvanotechnik funktioniert mit elektrischer Energie. Strom und
Spannung im galvanischen Bad laufen gerichtet. Es handelt sich um
eine sog. Gleichspannung, wie wir sie beispielsweise aus
Batterien kennen. Aus dem Stromnetz aber kommt eine
Wechselspannung. Diese muss also zunächst gerichtet werden, was
über den sog. Gleichrichter erfolgt.


Ein Gleichrichter besteht zum einen aus einem Transformator, der
die Spannung anpasst und zum anderen aus Halbleiter-Bauelementen
– z. B. Dioden –, die für die Gleichrichtung der Spannung sorgen.
Ein gutes Schaubild findet ihr zum Beispiel unter
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0208071.htm


Dabei erzeugen die Dioden allerdings noch keine echte
Gleichspannung, sondern zunächst nur eine gerichtete Spannung.
Man spricht von einer sog. Restwelligkeit, dem verbleibenden
Wechselspannungsanteil, welcher der Gleichspannung übergelagert
ist und in Prozent ausgedrückt wird.
Steuerungstechnologien

Man unterscheidet zwischen verschiedenen Technologien der
Gleichrichtung.


H istorisch war es der sog. Leonard-Satz, der mit einem
Drehstrommotor und einem Gleichstromgenerator eine Gleichspannung
erzeugt hat. Die Regelung erfolgte dabei in Grenzen über die
Drehzahl des Motors. Die Spannung konnte weiter mit Hilfe eines
Transformators geregelt werden. Die Spannung musste daher
mithilfe von Heizwiderständen geregelt werden, was zu großen
Energieverlusten führte.


Mit Einzug der Halbleiter-Bauelemente konnte man aus der
Netz-Wechselspannung ohne mechanische Unterstützung, aber mit
oben beschriebener Restwelligkeit Gleichspannung erzeugen. In
einfachen Geräten erfolgte die Steuerung mit Hilfe sog.
Stelltrafos, also einer mechanischen Verstellung, mittels derer
die Spannung verändert werden konnte.


E ine Weiterentwicklung im Bereich der Halbleiter-Technik stellte
der Thyristor dar. Durch entsprechend getaktete Phasenanschnitte
lassen sich Gleichspannungen ohne weitere mechanische
Hilfseinrichtungen regeln. Thyristoren erzeugen im Betrieb
allerdings störende elektrische Oberwellen, die durch aufwändige
Glättung-Schaltungen (Kondensatoren) eliminiert werden müssen.


Waren die Dioden zunächst aus Selen-Halbleitern aufgebaut, wurde
diese später durch Germanium- bzw. zuletzt Silizium ersetzt.


Z uletzt kamen elektronische Schaltnetzteile hinzu. Allgemein
gesagt wandeln Schaltnetzgeräte eine unstabilisierte
Eingangsspannung in eine konstante Ausgangsspannung um. Weiter
sind diese Netzteile im Vergleich zu den klassischen
Gleichrichtern meist kleiner und leichter.
Kühlung

Bei der Umwandlung von Wechsel- in Gleichspannung fällt als
Abfallprodukt immer auch mehr oder weniger stark Wärme an, die
aus dem Prozess entfernt werden muss.


Klassisch erfolgt dies durch Eintauchen der wärmeerzeugenden
Einheiten in ein Ölbad. Die vom Öl aufgenommene Wärme wird
verteilt und durch ein Kühlrippensystem an die Umgebungsluft a
bgegeben. Weiterer Vorteil war, dass das Öl sämtliche eingetaucht