(Fr.: redresseur; Du.: Gleichrichter; Eng.: rectifier), omzetter die wisselstroom omzet in gelijkstroom door gebruik te maken van één of meer unipolaire schakelaars.
Deze schakelaars, die slechts in één richting stroom kunnen geleiden, moeten voor die richting een kleine weerstand hebben zodat de ‘spanningsval’ beperkt blijft, en in de niet-geleidende toestand een zeer grote weerstand vertegenwoordigen bij een hoge spanning over de schakelaar. In het algemeen wordt een onderscheid gemaakt tussen de typen gelijkrichtercircuits aan de hand van het aantal fasen van het wisselspanningssysteem waarmee de gelijkrichter wordt gevoed; anderzijds onderscheidt men enkelzijdige en dubbelzijdige gelijkrichters, hetgeen aanduidt of alleen de wisselspanning voor één polariteit of voor beide polariteiten wordt omgezet in een gelijkspanning (d.w.z. een spanning met een constante polariteit). In de (passieve) gelijkrichter worden dioden als schakelaar toegepast, in de gestuurde gelijkrichter thyristoren of een combinatie van thyristoren en dioden.
Toepassing.
Eénfasige gelijkrichters vinden op uitgebreide schaal toepassing in systemen die uit een wisselspanningsnet worden gevoed, waarbij het vermogen is beperkt tot ongeveer 1 kW, zoals in geluid- en beeldapparatuur, laadapparatuur voor kleine batterijen, in de instrumentatie, enz. Voor grote tot zeer grote vermogens worden meerfasige gelijkrichters toegepast (vaak drie- of zesfasig, gevoed vanuit het driefasennet), zoals in voedingssystemen voor gelijkstroomtractie, elektrolyse-installaties, en voor de bekrachtiging van grote elektrische machines. Door dioden in serie of parallel te schakelen kunnen de bedrijfsspanning en -stroom van de gelijkrichterinstallatie worden verhoogd. Gelijkrichters kunnen in het wisselspanningsnet stromen en/of spanningen doen ontstaan, waarvan de frequenties veelvouden zijn van de netfrequentie. Is het vermogen van de gelijkrichterinstallatie(s) bijzonder groot, dan zullen deze harmonische spanningen en stromen te zamen met de slechte arbeidsfactor van gelijkrichters bijzondere problemen met zich mee brengen. Door de juiste schakeling voor de gelijkrichter te kiezen kunnen kritische parameters, zoals de belasting van de dioden, de rimpel van de uitgangsspanning, binnen de grenzen van de specificaties worden gehouden.
Gelijkrichtschakeling (zie ook tabel).
Eenfasige dubbelzijdige gelijkrichter, een schakeling voor de kleine vermogens met een uitgebreid toepassingsgebied (afb. 1, waarin tevens het verloop van de belangrijkste grootheden bij deze schakeling zijn afgebeeld). De wisselspanning un(t) = unm sin ωt wordt al of niet via een transformator T aan de gelijkrichter toegevoerd. Voor de eenvoud van presentatie wordt het aantal windingen van de primaire en secundaire wikkeling van de transformator T gelijk verondersteld, terwijl de magnetiseringsstroom en de spreidingsreactantie verwaarloosd worden. Bovendien worden de verliezen in de dioden en transformator verwaarloosd. De gelijkgerichte spanning
u0(t) = |unm sin ωt| wordt toegevoerd aan een filter dat signalen met een lage frequentie doorlaat. De gemiddelde waarde van de spanning uR over de belastingsweerstand R is, indien de zelfinductie van de spoel L groot genoeg is, gelijk aan de gemiddelde waarde van u0:
uRgem = (2/𝜋) unm
De rimpel in de uitgangsspanning uR is voldoende klein, indien de capaciteit van de condensator C voldoende groot wordt gekozen. De stroom i = i(t) die in de spoel loopt is een gelijkstroom met een rimpel. De gemiddelde waarde van deze stroom is gelijk aan igem = iRgem = uRgem/RC. De stroom in in het net, die een afbeelding is van deze stroom i, wordt door de dioden in de gelijkrichter per halve periode van richting veranderd. Indien L gelijk wordt aan de kritische zelfinductie Lk, wordt de rimpel in de stroom i zo groot, dat er één tijdstip is waarop de stroom i gelijk aan nul wordt. Voor L > Lk is de stroom i continu, d.w.z. i > 0 op elk tijdstip. Voor L < Lk is de stroom discontinu, d.w.z. i = 0 gedurende een deel van elke halve periode van de netspanning; in afb. 1 is tevens het verloop van de belangrijkste grootheden afgebeeld voor het geval dat L < Lk is.
Als gevolg van de ten opzichte van de sinusvormige netspanning vervormde stroom in het net zal de arbeidsfactor kleiner zijn dan 1 met een maximumwaarde 2 √(2/Π) = 0,900 voor L ⟶ ∞.
De vormfactor ϱi = ieff/iRgem = in eff/iR gem zal vooral voor kleine waarden van L groter zijn dan 1 met een minimale waarde 1,0 voor L ⟶ ∞. Voor kleine waarden van de zelfinductie L heeft dat als gevolg een vergrote belasting voor het filter, de dioden, de transformator en het wisselspanningsnet, waardoor de verliezen daarin zullen toenemen.
Het door het net geleverde vermogen pn(t) = un(t)in(t) heeft een pulserend karakter, hetgeen vooral bezwaarlijk is als de stroom in(t) discontinu is. Dit is het geval wanneer de zelfinductie L kleiner is dan de kritische zelfinductie Lk of de gemiddelde waarde van de stroom iR door de belasting klein is.
Driefasige enkelzijdige gelijkrichter.
In afb. 2 is als eenvoudigste gelijkrichter voor een driefasig spanningssysteem de driefasige enkelzijdige gelijkrichter afgebeeld, met het karakteristieke verloop van de spanningen en stromen. Verondersteld wordt dat alle primaire en secundaire fasewikkelingen van de transformator hetzelfde aantal windingen hebben, en dat de magnetiseringsstroom en de spreidingsreactantie van de transformator en de verliezen in de dioden en de transformator kunnen worden verwaarloosd. Verder geldt dat de zelfinductie L groter dan de kritische zelfinductie Lk is.
Een diode, bijv. D1, zal in geleiding raken indien de spanning u1 over deze diode positief wordt. Dit gebeurt op de tijdstippen, waarop de fasespanning uu aan de uitgang van de transformator groter wordt dan de fasespanning uv. De continue stroom i zal daardoor zonder een onderbreking van de ene diode op de andere kunnen overgaan (commuteren); indien de diode D1 in geleiding komt, zal diode D3 worden uitgeschakeld. Het commuteren van de stroom zal plaatsvinden in cyclische volgorde van diode D1 naar D2, van D2 naar D3, van D3 naar D1, enz. Indien de spreidingsreactantie van de transformator een eindige waarde heeft, zal tijdens het commuteren de afname van de stroom i1 in diode D1 en de toename van de stroom i2 in diode D2 in een eindige tijd plaatsvinden. In deze tijd zal de transformator tussen de fasen u en v worden kortgesloten totdat de diode D1 uitgeschakeld wordt. De rimpel in de uitgangsspanning heeft een frequentie gelijk aan driemaal de frequentie van de netspanning.
In het driefasensysteem zal in vergelijking met een eenfasesysteem voor een zelfde waarde van de zelfinductie L de vormfactor van de stroom ϱi kleiner zijn. Dit is een reden waarom voor grotere vermogens (groter dan ca. 1 kW) in het algemeen geen eenfasige gelijkrichters worden toegepast. Dit aspect kan verder worden verbeterd door het toepassen van dubbelzijdige en/of meerfasige gelijkrichters, waarvan de belangrijkste circuits in de tabel zijn opgenomen.