Online-Bibliothek

Gleichrichter

[21] Gleichrichter, ein Apparat, der Wechselstrom in pulsierenden Gleichstrom umwandelt. Diese Umwandelung kann durch eine mechanische Vorrichtung geschehen (mechanischer G.) oder durch eine einem galvanischen Element ähnliche Gleichrichterzelle. Da die nämliche Aufgabe der Kommutator einer jeden Gleichstrommaschine löst, so muß ein mechanischer G. auf ähnliche Art erhalten werden können. Einen solchen hat 1894 Pollack angegeben. Er versieht zwei Schleifringe mit zwei senkrechten Kreuzarmen, die um 45° gegeneinander verschoben sind, und setzt sie auf die Welle eines Wechselstrommotors, der mit der den Strom liefernden Wechselstrommaschine synchron läuft. Zwei auf den Ringen schleifende Bürsten führen dem G. den Wechselstrom zu, während zwei Paar an den verbreiterten Enden der Kreuzarme anliegende Doppelbürsten den pulsierenden Gleichstrom abnehmen. Von diesen sind je zwei gegenüberliegende miteinander und den Enden des Gleichstromdrahtes in leitender Verbindung; mit dem Stromwechsel in den Schleifringen wechseln aber die Kreuzarme die Bürsten, und es treten somit in die von ihnen gespeiste Leitung nur gleichgerichtete Stromstöße. Indem nun die Doppelbürsten mit den Enden der Kreuzarme nur so lange in Berührung bleiben, als die elektromotorische Kraft des Wechselstromes eine gewisse Größe besitzt, haben auch die Gleichstromstöße eine solche und können also z. B. dazu dienen, die Gegenkraft einer Sammlerbatterie zu überwinden, diese zu laden. Durch Vergrößerung des Winkels, den die Doppelbürsten miteinander bilden, ist es möglich, die Dauer der Gleichstromstöße zu verändern, den Gleichstrom also jedesmal dann unterbrechen zu lassen, wenn die elektromotorische Kraft der Gegenkraft gleich geworden ist. So läßt es sich erreichen, daß der G. stets funkenlos arbeitet.

Die Gleichrichterzelle verdankt ihre Fähigkeit, den elektrischen Strom nur in einer Richtung hindurchgehen zu lassen, der Eigenschaft einer Aluminimuplatte sich in einer elektrolytischen Zelle mit einer dünnen, dem Strom den Durchgang verwehrenden Oxydschicht zu überziehen, wenn man den Strom durch sie eintreten läßt. Diese Eigenschaft wurde fast gleichzeitig von Pollack (1895) und von Grätz (1897) benutzt, um die positiven Stöße des Wechselstromes durchzulassen, die negativen zurückzuhalten. Grätz verwendete einen sauren Elektrolyten und konnte nur bis zu 27 Volt gespannten Wechselstrom in Gleichstrom verwandeln, während es Pollack mit Hilfe eines alkalischen Elektrolyten gelang, auch aus Wechselstrom-Spannungen von weit über 100 Volt solche vom Gleichstrom zu gewinnen. Da aber bei Anwendung einer Platte die Hälfte des erzeugten Wechselstromes verloren gehen würde, so gaben die genannten Forscher eine Methode an, mittels vier Platten, denen als andre Elektroden Bleiplatten gegenübergestellt wurden, auch die negativen Stromstöße in Gleichstromkreis nutzbar zu machen. Dies kann unter Anwendung einer Zelle geschehen, man kann aber auch, wie die Figur zeigt, nach Grissons Vorgang vier Zellen verwenden. WM ist die Wechselstrommaschine, die Pfeile (→) geben den Verlauf des Stromes in der einen, die Pfeile (←) den nämlichen in der andern Richtung; A, B, C, D sind die vier mit dem alkalischen Elektrolyten gefüllten Zellen, die in ihnen aufgestellten Aluminiumplatten sind schraffiert, die Bleiplatten nicht.

Stromlauf in der Gleichrichterzelle.

In dem Stromteil S S, in dem der Strom zur Verwendung kommen soll, treten also nur gleichgerichtete Stromstöße auf. Solange man nun die Elektrodenplatten senkrecht in die Zellen hing, erwiesen sich die Aluminiumplatten nur von kurzer Dauer, sie wurden angefressen und ließen an den Stellen, an denen die Oxydschicht verletzt worden war, den Wechselstrom durch. Es traten dort Wasserstoffbläschen auf, welche die schützende Schicht wegrissen. Grisson legte deshalb die Platten horizontal so übereinander, daß die Bleiplatte um 1 cm unter die Aluminiumplatte zu liegen kam. Die nun eine Zeitlang fest haftenden Wasserstoffbläschen gestatteten der Oxydschicht an der blank gewordenen Stelle sich wieder zu bilden und verließen dann erst die Platte. Die Bleiplatten konnten auch durch Kohlenplatten etc. ersetzt werden, und es ergaben diese Zellen, deren Elektrolyt mittels eines Leitungswasser führenden Schlangenrohres kühl gehalten wurde, einen Wirkungsgrad von über 60 Proz.