Impiego del Tiristore

In prima posizione negli impieghi del tiristore si pone quello di raddrizzatore nell'elettronica di potenza. Esso trasforma l’energia elettrica di una rete monofase o trifase alternata in energia elettrica di corrente continua. La trasformazione di grandi potenze elettriche ha lo stesso significato della trasformazione di alte tensioni e di grandi correnti. Poiché un solo transistore non può pilotare grandi potenze, vengono usati schemi di combinazioni con molti tiristori (ad esempio collegamenti in serie per sopportare alte tensioni, o, più spesso, collegamenti in parallelo per suddividere forti correnti). Queste particolarità schematiche non sono importanti per il principio del raddrizzatore, cosicché per noi è sufficiente considerare solo il simbolo del blocco raddrizzatore (vedi figura 17).

Un carico qui una macchina a corrente continua riceve energia attraverso un gruppo di tiristori TS, che è collegato alla rete N a mezzo di un trasformatore Tr. TS viene pilotato dal gruppo di regolazione St, che è alimentato dalla rete N, e quindi inserito direttamente sulla rete. Con questa disposizione non solo si può regolare la fornitura di corrente ma anche calibrarla, ad es. per un determinato numero di giri (questa parte di circuito aggiuntivo è tratteggiata nella figura 17). Il valore del numero dei giri effettivo viene paragonato in un dispositivo di controllo R col valore prestabilito del numero di giri; il dispositivo di controllo poi, in caso di variazione della regolazione influirà sul gruppo di regolazione St. Il raddrizzatore di corrente quindi, in caso di necessità, non solo potrà pilotare l’afflusso di energia di un utilizzatore ma anche regolarne l’intensità.

Figura 17

Il convertitore di corrente trasforma l’energia di corrente continua in modo da poter alimentare, ad es. a mezzo di un accumulatore, un carico a corrente alternata. Poiché il convertitore deve stabilire frequenza e livello della tensione alternata d’uscita, esso vien detto "autoregolato" .

Lo schema di principio è indicato in figura 18. Ad una batteria B di corrente continua è collegato un avvolgimento di trasformatore con presa centrale, collegato a due tiristori Th 1 e Th 2. Quando Th 1 è in conduzione, attraverso una parte dell'avvolgimento scorre una corrente che provoca nel carico (allacciato all'altro avvolgimento del trasformatore) una corrente con direzione 1 →. Si innesca il tiristore Th 2 ed ecco che nell'avvolgimento collegato al carico R_L scorre una corrente diretta in senso contrario alla prima: 2←. Bisogna però provvedere a che il tiristore Th l venga interdetto con un impulso dall’esterno, quando si innesca Th 2. Poiché al tiristore Th 1 è applicata una corrente continua, esso non può disinnescarsi da solo (come avviene ad es. con una corrente alternata).  

Perciò tra Th 1 e Th 2 vien inserito un condensatore C che all'inizio del ciclo viene caricato ad es. dalla corrente che passa in Th 1. Quando si innesca Th 2 il condensatore si scarica attraverso entrambi i tiristori. La corrente di scarica però è in senso contrario nel tiristore Th 1 alla corrente di conduzione, cosicché le due correnti in Th 1 si annullano. Lo stato di conduzione viene interrotto e Th 1 viene bloccato. Lo stesso vale per lo spegnimento di Th 2, quando Th 1 viene nuovamente innescato. La frequenza della tensione alternata che ne risulta viene determinata dalla sequenza degli impulsi di apertura e chiusura di Th 1 e Th 2, cioè dalla sequenza degli impulsi di regolazione del gruppo regolatore. (Per una maggior chiarezza nella figura 18, questo gruppo non è stato indicato).

Figura 18

Il variatore di corrente continua modifica una tensione continua fissa in una tensione continua regolabile, senza contatti ne resistenze di perdita. Con- temporaneamente esso può restituire l’energia risparmiata se il carica viene frenato alla batteria. Ciò può ad esempio far aumentare l'autonomia dei veicoli elettrici.

Nel variatore di corrente continua il tiristore viene utilizzato come inseritore e disinseritore (vedi figura 19). Quando il tiristore è in conduzione, tutta la tensione U_Ba della batteria è applicata al carico (figura 19 a destra a, U_L= U_Ba). Quando il tiristore è bloccato non viene applicata alcuna tensione al carico (U_LU_L (vedi figura19 a destra a). A mezzo di un particolare dispositivo di disinserzione occorre anche qui, come nel raddrizzatore, provvedere al fatto che il tiristore Th si blocchi nell’istante desiderato.

Al bloccarsi del tiristore (U_Li attraverso il tiristore quando entra in conduzione (figura 19 a destra b). Il diodo D con l'induttanza L ed il carico spianano la corrente principale i, in modo da evitare che la corrente segua l’interruzione della tensione U_L.

I tre impieghi principali nella elettronica di potenza che avete visto nelle ultime tre figure non esistono solo come singoli apparecchi per i particolari compiti esaminati. Molto meglio, i tre impieghi possono venir combinati. Con ciò è possibile convertire energia elettrica di una certa grandezza, frequenza e numero di fasi, in altra energia elettrica di determinata grandezza, frequenza e numero di fasi. Questo è il più generale ed importante impiego dei tiristori. Questi apparecchi vengono chiamati convertitori. Vi potete inoltre informare sul vasto campo d'impiego e sulle molteplici possibilità d’inserzione dei tiristori.

Chi desidera approfondire questo campo, deve munirsi della necessaria letteratura tecnica.