Thyristorschalter

Schaltsymbol eines Thyristorschalters

Ein Thyristor-Schalter ist eine elektronische Schaltung, welche aus einem oder mehreren Thyristoren besteht und als kontaktloser elektrischer Schalter zum Ein- und Ausschalten von elektrischen Verbrauchern wie beispielsweise Elektromotoren dient. Es wird zwischen Thyristor-Schaltern für Gleichstrom und Wechselstrom unterschieden.

Varianten

Gleichstrom

Schaltbild eines Gleichstromschalters mit Thyristorschalter (im strichlierten Rahmen)

Für Gleichstrom besteht ein Thyristor-Schalter, wie in nebenstehenden Schaltbild dargestellt, aus dem Hauptthyristor T_H, dem Löschthyristor T_L, sowie dem Kondensator C und der Spule L. Zusammen mit einer Freilaufdiode, diese ist parallel zum Verbraucher (Motor M) geschaltet, ergibt sich ein Gleichstromsteller wie im Schaltbild gezeigt.

Die Funktion der Schaltung:

1. Zur Einschaltung des Verbrauchers (Motor M) wird zunächst die Zündung des Löschthyristors T_L durchgeführt. Es fließt ein Ladestrom des Kondensators von der Batterie über den Kondensator, den Löschthyristor und den Motor M.
2. Danach folgt die Zündung des Hauptthyristor T_H. Es fließt ein Laststrom über den Thyristor und den Motor. Außerdem entlädt sich der Kondensator über T_H, D und L. Dabei wird der Kondensator C umgeladen. Der Verbraucher ist nun dauerhaft eingeschaltet, der Motor M läuft.
3. Die Abschaltung erfolgt durch Zündung des Löschthyristors T_L. Die aus Punkt 2. gespeicherte Ladung im Kondensators C gleicht sich nun über T_L und T_H aus. Der Laststrom in T_H wird durch den Strom vom Kondensator reduziert und unter den Haltestrom des Hauptthyristors gesenkt, womit der Laststrom unterbrochen wird und der Hauptthyristor T_H dauerhaft sperrt. Danach kann der Zyklus wieder beim ersten Punkt neu beginnen.

Über das zeitliche Verhältnis der Schaltabstände von T_H und T_L kann das Tastverhältnis festgelegt werden. Die Motorspannung lässt sich dann durch eine rasche Abfolge von Ein- und Auszuständen in einem bestimmten Bereich steuern.

Wechselstrom

Ein Thyristor-Schalter für Wechselstrom, auch elektronischer Schütz genannt, besteht aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren oder aus einem Triac, wobei die Zündung immer beim Nulldurchgang der Wechselspannung erfolgt. Ein Löschkreis wie bei der Gleichstromschaltung ist nicht erforderlich. Sobald keine neuen Zündimpulse mehr erzeugt werden, löscht der Thyristorschalter beim nächsten Nulldurchgang des Wechselstromes. Mehrere Thyristorschalter für Wechselstrom können zu einem Thyristorschalter für Drehstrom zusammengeschaltet werden und gemeinsam angesteuert werden.

Literatur

• Valentin Crastan: Elektrische Energieversorgung 2. 3. Auflage. Springer, 2012, ISBN 978-3-642-19855-7.