Chopper (Schaltung)

Zerhacker: Stromlaufplan

Zerhacker: v.l.n.r.: 230-V-Kontakte, Schalter, Transformator, darunter Kondensator

Zerhacker: Detail des Umschalters mit Gewicht als träge Masse, darüber Magnetspule, Abdeckung

Der Begriff Zerhacker bezeichnet in der Elektrotechnik eine elektromechanische Vorrichtung, die dazu dient, aus einer Gleichspannung eine rechteckförmige Wechselspannung zu erzeugen, um diese anschließend transformieren zu können. Aber auch Leuchtstofflampen können einen solchen mechanischen Inverter aufweisen.

Zerhacker sind heute nicht mehr gebräuchlich. Sie sind funktionell durch Schaltnetzteile abgelöst worden welche mit Halbleiterschalter wie Transistoren arbeiten.

Funktion

Die Gleichspannung (typischerweise 12 oder 24 V) durchfließt hierbei eine Spule (Elektromagnet), die über einen Anker einen Schalter betätigt, der den Stromkreis zur Spule unterbricht. Der Schalter schließt jedoch wieder, da eine rückstellende Feder den Anker zurück bewegt, was zu einem erneuten Stromfluss führt. Die Folge ist ein periodisches Schließen und Öffnen des Schalters mit z. B. 50 Hz (Prinzip des Wagnerschen Hammers wie auch bei mit Gleichspannung betriebenen elektrischen Klingeln oder Funkeninduktoren).

Ein oder mehrere zusätzliche Kontakte erzeugen eine Wechselspannung, die in einem Transformator auf die benötigte Spannung (z.B. Anodenspannung) transformiert wird. Nach der Sekundärwicklung kann durch denselben Zerhacker mit weiteren Kontakten auch eine Gleichrichtung erfolgen (Synchrongleichrichter). Einfache Geräte für geringe Ströme trugen die Sekundärwicklung auch direkt auf der anregenden Spule.

Derartige Zerhacker sind aufgrund der Geräuschbildung, der geringen Lebensdauer und der Funkenbildung (Störemissionen) nicht mehr im Gebrauch. Sie wurden durch transistorisierte Wechselrichter ersetzt.

Sie wurden früher eingesetzt, um Röhrengeräte (Radios, Taxifunkgeräte) auch aus Batterien (z. B. in Kraftfahrzeugen) zu betreiben. Die Zerhacker waren aufgrund ihres Verschleißes mit einem Stecksockel ausgestattet, um sie bei Lebensdauerende leicht auswechseln zu können.

Schwingungserzeugung

Das abgebildete Gerät funktioniert folgendermaßen:

1. Das Relais K1 ist im Ruhezustand über die Primärseite des Transformators stromdurchflossen und zieht sofort an.
2. Der Wechselkontakt schließt das Relais nun kurz, die Spannung über dem Relais wird Null, es fällt deshalb wieder ab. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend, der Umschalter wechselt fortwährend die Position.
3. Durch die Ausführung der Kontaktzunge mit einem Massestück am Ende, das zugleich als Anker dient, ist sie schwingfähig wie eine Stimmgabel. Die Eigenfrequenz beträgt typischerweise 50 Hz.

Transformation

Der Pluspol der speisenden Gleichspannung liegt abwechselnd am Ruhe- und Arbeitskontakt des Umschalters. Die beiden Wicklungshälften des Transformators werden dadurch abwechselnd an die Gleichspannung geschaltet. Ihr Wickelsinn ist so, dass in der Primärseite (links) des Transformators eine Wechselspannung entsteht. In der Sekundärwicklung wird eine Wechselspannung von typischerweise wenigen hundert Volt induziert. Diese kann mit einem Gleichrichter (oder einem weiteren Kontaktpaar des Zerhackers) gleichgerichtet werden und dient als Anodenspannung.
Der Kondensator auf der Sekundärseite im Bild oben dient der Entstörung, vor allem aber der Blindstromkompensation; er ist so bemessen, dass die Kontaktbelastung (Schaltfunkenbildung) möglichst gering ist.

Siehe auch

• Chopper-Steuerung, Leistungsregelung für Gleichstrommotoren
• Chopper-Verstärker, Gleichspannungsverstärker ohne Offsetfehler

Weblinks

• Zerhacker für Autoradios mit Röhren, selbstgebaut