Cos’è un tiristore e come funziona?
Il tiristore è un elemento di potenza a semiconduttore utilizzato principalmente nei circuiti di conversione industriali. Nella costruzione, assomiglia a un ponte con quattro strati di tipo P e N (PNPN) e, nel funzionamento, a un interruttore controllato dalla tensione sul gate.
Il principio di funzionamento del tiristore si basa sull’effetto valanga. Quando un impulso di tensione viene applicato al gate e contemporaneamente viene applicata un’adeguata tensione anodo-catodo, il tiristore passa dallo stato di blocco allo stato di conduzione. Una volta che la conduzione è stata innescata dall’impulso, il tiristore rimane aperto finché viene mantenuta una corrente superiore alla cosiddetta corrente di mantenimento. Per disattivarlo, è necessario interrompere il flusso di corrente o utilizzare speciali metodi di blocco.
In pratica, il tiristore è controllato da un dosaggio molto preciso degli impulsi di tensione di gate, che permette di controllare la potenza fornita, ad esempio, a motori, forni, trasformatori o carichi resistivi o induttivi.
A differenza dei classici interruttori elettronici, il tiristore è in grado di gestire una potenza considerevole ed è resistente alle sovratensioni, quindi la sua presenza nei dispositivi di automazione ed elettrotecnica non è casuale.
Tipi di tiristori
- Tiristore SCR (Silicon Controlled Rectifier) – il tipo più comune. Controllato in modo unidirezionale. Viene utilizzato nei convertitori AC/DC, negli avviatori statici o nei sistemi di riscaldamento.
- Tiristore GTO (Gate Turn-Off) – permette di accendere e spegnere il motore tramite impulsi di gate. Viene utilizzato nei sistemi di azionamento avanzati e negli inverter ad alta potenza.
- Tiristore bidirezionale (triac) – può condurre la corrente in entrambe le direzioni. Viene utilizzato in semplici dimmer, regolatori di temperatura o di tensione.
- Tiristori a impulsi – ottimizzati per modalità di commutazione difficili, spesso utilizzati nei sistemi di accensione e nei generatori di impulsi ad alta energia.
- Tiristori a commutazione rapida – adatti al funzionamento ad alta frequenza. Installati in convertitori di media tensione o in apparecchiature UPS.
La scelta del tipo più adatto si basa sull’analisi dei parametri operativi del sistema: tensione, corrente, tipo di carico, frequenza di commutazione e metodo di commutazione.
Come controllare un tiristore? Sintomi di guasto e test
- Misura la resistenza con un misuratore: dovrebbe esserci una resistenza molto alta tra l’anodo e il catodo del tiristore nello stato non attivato (nessun impulso di gate). Se è pari a zero, abbiamo un cortocircuito.
- Esegui il test con un generatore di impulsi: quando un impulso viene applicato al gate, dovrebbe comparire la conduttività tra l’anodo e il catodo. La mancanza di risposta indica un gate difettoso.
- Misurazione della tensione di soglia – confrontando la tensione di commutazione nominale con quella effettiva è possibile dedurre la risposta del tiristore al controllo.
- Test a impulsi – per i tiristori GTO e bidirezionali, vengono eseguiti impulsi di blanking. Se l’elemento non interrompe la conduzione, si sospetta un malfunzionamento della funzione di spegnimento.
La tabella seguente riassume i sintomi tipici del danno:
| Sintomo | Possibile causa |
|---|---|
| Il tiristore conduce sempre | PN cortocircuito, danni alla struttura interna |
| Nessuna conduzione post impulso | Cancello difettoso, circuito interrotto |
| Conduzione bidirezionale (per SCR) | Danno alla struttura, perforazione dell’articolazione |
Applicazione dei tiristori nei sistemi di alimentazione
I tiristori sono la spina dorsale di molte applicazioni industriali in cui è importante il controllo preciso di un’elevata potenza elettrica. La loro presenza è comune in:
- sistemi di avviamento dolce per l’avviamento di motori a gabbia di scoiattolo,
- regolatori di tensione e potenza per carichi induttivi e di riscaldamento,
- raddrizzatori controllati, utilizzati ad esempio per alimentare elettromagneti o forni a induzione,
- inverter e sistemi buffer ad alta potenza, dove vengono utilizzati tiristori GTO,
- controllo della trasmissione di energia (HVDC), dove i tiristori SCR dimostrano la loro validità grazie alla loro elevata affidabilità.
Le caratteristiche di un tiristore – cioè la relazione corrente-tensione tra anodo e catodo – permettono di abbinare il componente giusto a una specifica applicazione industriale. Più preciso è il controllo del gate, maggiore è il controllo sull’intero processo di conversione dell’energia.
In caso di guasto o di necessità di verificare il funzionamento di un tiristore, il servizio di elettronica industriale di RGB Elektronika offre sia la diagnosi che la riparazione dei componenti difettosi. Questo è particolarmente utile quando l’accesso ai componenti originali è limitato o interrotto.
Invia una richiesta di riparazione del tiristore al servizio RGB utilizzando il modulo -> segnala una riparazione
