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Lösungsweg: AD304

Frage: Bei einem Transformationsverhältnis von 5:1 sollte die Spannungsfestigkeit der Diode (max. Spannung plus 20 % Sicherheitsaufschlag) in dieser Schaltung nicht weniger als ...
1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei horizontalen Leitern und mit jeweils zwei Anschlusspunkten links („230 V“ und Wellenlinie) und rechts („A“ und „B“), dazwischen ein Transformator; im oberen horizontalen Zweig eine Diode und im rechten vertikalen Teil zwischen den beiden horizontalen Leitern ein Kondensator.

2) Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis mit zwei horizontalen Leitern und jeweils zwei Anschlusspunkten an ihren Enden, links mit Beschriftung „230 V“ und einer Wellenlinie und rechts mit „A“ und „B“ beschriftet. Auf der linken Seite ist das Schaltzeichen für einen Transformator eingezeichnet, bestehend aus zwei vertikalen Spulen, die linke mit nach rechts gerichteten Halbbögen und die rechte mit nach links gerichteten Halbbögen, dazwischen zwei vertikale Linien. An den Transformator schließt sich nach rechts im oberen horizontalen Leiter das Schaltzeichen für eine Diode (Dreieck mit nach rechts zeigender Spitze und senkrechtem Strich an der Spitze) an. Im rechten vertikalen Leiter zwischen den beiden horizontalen Litern ist das Schaltzeichen für einen Kondensator (zwei horizontale Linien, die obere mit „+“ markiert) zu sehen. Der untere horizontale Leiter führt vom unteren Ende des Kondensators zurück zum Transformator. Es sind keine weiteren Zahlen, Werte oder Textbeschriftungen vorhanden.
Lösung: 156 V betragen.

Das Transformationsverhältnis beträgt $5:1$. Dadurch ergibt sich aus der Netzspannung von $\qty{230}{\volt}$ eine Sekundärspannung von

$$ U_{\mathrm{eff}} = \frac{\qty{230}{\volt}}{5} = \qty{46}{\volt} $$

Für die Spannungsfestigkeit der Diode ist die doppelte maximale Spitzenspannung maßgeblich. Diese berechnet sich aus:

$$ U_{\mathrm{Sperr}} = 2 \cdot \hat{U} = 2\cdot U_{\mathrm{eff}} \cdot \sqrt{2} = 2 \cdot \qty{46}{\volt} \cdot \sqrt{2} \approx \qty{130}{\volt} $$

Zusätzlich soll ein Sicherheitsaufschlag von $\qty{20}{\percent}$ berücksichtigt werden:

$$ U_{\mathrm{D}} = \qty{130}{\volt} \cdot 1{,}2 \approx \qty{156}{\volt} $$

Die Spannungsfestigkeit der Diode sollte daher mindestens $\qty{156}{\volt}$ betragen.

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