3          THYRISTOR


3.1       Inleiding

Een thyristor is een halfgeleider met de werking van een elektronische schakelaar die geschikt is om grote vermogens bij hoge spanningen met betrekkelijk weinig verlies te schakelen.


3.2        Schemasymbool van een thyristor

A = anode

K = Kathode

G = Gate


3.3       Uitzicht van een thyristor

Thyristor behuizingen omvatte alle traditionele discrete componenten behuizingen.
Omdat thyristoren zeer hoge spanningen kunnen sturen en zeer hoge stromen kunnen voeren, zijn er uitvoeringen met specifieke behuizingen.


























3.4       Werking van een thyristor

Een thyristor gedraagt zich als een schakelbare diode.
Een extra stuuraansluiting die men de GATE noemt, kan de thyristor aan schakelen.
De gatestroom noemt men ook de stuurstroom of triggerpuls.

De kathode wordt gemeenschappelijk gebruikt voor hoofdstroom en gatestroom.
Bij het aanleggen van een positieve gelijkspanning op de anode ten opzichte van de kathode, kan de thyristor door een triggerpuls op de gate in geleiding gebracht worden. Vanaf dat moment loopt een stroom door de thyristor en door de belasting. Als er eenmaal stroom loopt, blijft deze lopen, ongeacht de spanning op de gate.

De thyristor schakelt pas weer uit als de stroom door anode en kathode onder een minimumwaarde daalt. Deze grens wordt de houdstroom (IH) genoemd en verschilt per type thyristor.

Als de anodespanning negatief wordt, gedraagt de thyristor zich als een sperrende diode.

3.5       Grafische voorstelling van de werking ven een thyristor

































De rode lijn stelt het verloop van de wisselspanning voor.
De thyristor werkt alleen in het eerste kwadrant.
Wanneer geen gate puls wordt gegeven en de maximum anode kathode spanning niet overschreden wordt, zal er geen stroom door de thyristor vloeien.

De thyristor komt in geleiding nadat op de gate een positieve triggerpuls t.o.v de kathode gegeven is.
Na het in geleiding komen wordt de stroom nog enkel bepaald door de in de anode kring opgenomen belasting.
De spanning de over anode en kathode blijft staan veroorzaakt een vermogenopname die het product is van deze spanning en de anode stroom.


3.6     Belangrijke ontwerpparameters voor thyristor schakelingen






















3.7       Toepassingen van thyristoren

De thyristor wordt veel gebruikt binnen de vermogenselektronica, waar, door middel van faseaansnijding, gelijkstroommotoren aangestuurd worden.

Een 3-fase thyristorbrug is vergelijkbaar met een 3-fase diodebrug. Enkel is de uitgangsspanning bij een thyristorbrug regelbaar; zo kan men het toerental en het koppel van de aan te sturen motor laten variŽren.

De directe aansturing door middel van thyristoren wordt de laatste jaren minder toegepast, omdat er steeds meer driefasige asynchrone motoren gebruikt worden. Deze kunnen geregeld worden met een frequentieregelaar of een frequentieomvormer. Alleen voor zeer grote vermogens, zoals bij treinlocomotieven, worden uitsluitend thyristorsturingen gebruikt.

Andere toepassingen zijn

- toerentalregeling van kleine machines
- vier kwadranten sturingen
- wisselrichters
- lichtdimmers
- solid state relais
- elektronische overstroombeveiliging
- schakelende voedingen
- voorregeling van analoge voedingen
- flitslamp aansturing


3.8       Voorbeeldschakeling



















Veronderstel SW1 gesloten en SW3 open.
SW2 houd de Gate op het potentiaal van de kathode.
Wanneer SW2 kort gesloten wordt zal de gate een stroom voeren die beperkt wordt door R1 en ontsteekt de thyristor.
Door de thyristor blijft stroom vloeien tot ofwel SW1 geopend wordt of SW3 gesloten. Hierdoor zal de stroom door de thyristor onder de houdstroom komen en dooft de thyristor.


















Door op het juiste ogenblik G1 en G2 aan te sturen wordt het ontstekingstijdstip van de thyristoren bepaald. Hierdoor kan het opgenomen vermogen van de belasting  gestuurd worden. De schakeling wordt gekenmerkt door een lage warmteontwikkeling en heeft bijgevolg een hoog rendement.


3.9       Fase aansnijding


Bij het begin van elke periode kan een tijd gewacht worden alvorens de stroom te laten vloeien.

Vermogenregelingen die dit principe toepassen zijn bijzonder geschikt voor het bijna verliesvrij
dimmen van gloeilampen en voor de snelheidsregeling van kleine elektromotoren,
zoals gebruikt in huishoudmixers, handboormachines, enz.

NADEEL:
Netverontreiniging door de hoge stijgsnelheden (frequentie) van de voorste flank bij
het inschakelen






3.10       Puls - pause sturing



De sturing schakelt steeds hele perioden in of uit. Het vermogen wordt geregeld door
de verhouding van het aantal ingeschakelde perioden en uitgeschakelde perioden te regelen.

Dit principe leent zich bijzonder goed voor de regeling van traag verlopende processen
zoals bij verwarmingsovens.

VOORDEEL:
Geen netverontreiniging








Elektronische componenten
THYRISTOR
Menu