Tyristorová regulace Tyristorová regulace je způsob řízení elektrického výkonu pomocí polovodičových součástek nazývaných tyristory. Tento způsob regulace se používá především v elektrotechnice a výkonové elektronice, kde je potřeba řídit velikost napětí, proudu nebo výkonu dodávaného do elektrických zařízení. Tyristorová regulace nachází široké uplatnění například u elektromotorů, elektrických topných systémů, svářeček, nabíječek akumulátorů, průmyslových pecí nebo při regulaci osvětlení. Co je tyristor Tyristor je polovodičová součástka tvořená čtyřmi vrstvami polovodičového materiálu typu P a N. Má tři vývody – anodu (A), katodu (K) a řídicí elektrodu (G – Gate). Na rozdíl od běžné diody lze tyristor zapnout řídicím impulzem přivedeným na řídicí elektrodu. Jakmile je jednou sepnutý, zůstává vodivý i po ukončení řídicího impulzu. Vypne se teprve tehdy, když proud, který jím protéká, klesne pod určitou minimální hodnotu nebo když se změní polarita napětí. Tato vlastnost umožňuje velmi efektivně řídit přenos elektrické energie s malými výkonovými ztrátami, protože tyristor pracuje převážně ve dvou stavech – buď je zcela vypnutý, nebo téměř úplně sepnutý. Princip tyristorové regulace Nejčastější způsob regulace se nazývá fázová regulace. Používá se zejména při napájení střídavým napětím. Střídavé napětí má sinusový průběh a mění svou polaritu padesátkrát za sekundu (v evropské síti o frekvenci 50 Hz). Tyristor se během každé půlvlny nezapne ihned na jejím začátku, ale až po určité době, která se označuje jako spínací úhel nebo zapalovací úhel α (alfa). Čím později se tyristor sepne, tím kratší část sinusového průběhu propustí do spotřebiče. Tím se zmenší průměrná hodnota napětí i dodávaný výkon. Pokud je tyristor sepnut hned na začátku půlvlny, spotřebič dostává téměř plný výkon. Jestliže se sepne až těsně před koncem půlvlny, přenesený výkon je velmi malý. Regulace výkonu tedy probíhá změnou okamžiku sepnutí tyristoru. Použití tyristorové regulace Tyristorová regulace se využívá v mnoha oblastech elektrotechniky a průmyslu. Mezi nejčastější použití patří: * regulace otáček stejnosměrných elektromotorů, * řízení výkonu elektrických topných těles, * regulace intenzity osvětlení (stmívače), * průmyslové pece a tavicí zařízení, * nabíječky akumulátorů, * svářečky, * výkonové usměrňovače, * trakční pohony elektrických vozidel. V průmyslových provozech umožňuje přesné řízení výkonu, což vede k úsporám elektrické energie i ke zvýšení životnosti některých zařízení. Výhody tyristorové regulace Tyristorová regulace nabízí řadu výhod. Především má velmi vysokou účinnost, protože tyristor při sepnutí vytváří jen malé ztráty. Zařízení s tyristory mají dlouhou životnost, neobsahují mechanické kontakty, které by se opotřebovávaly, a umožňují rychlé a přesné řízení výkonu. Jsou také spolehlivá a vhodná pro řízení velmi vysokých proudů i napětí. Další výhodou je možnost automatického řízení pomocí elektronických obvodů nebo mikroprocesorů, díky čemuž lze regulaci snadno začlenit do moderních automatizovaných systémů. Nevýhody tyristorové regulace Přestože je tyristorová regulace velmi rozšířená, má i několik nevýhod. Při fázové regulaci dochází ke zkreslení průběhu proudu, což způsobuje vznik vyšších harmonických složek v elektrické síti. Ty mohou negativně ovlivňovat ostatní elektrická zařízení a zhoršovat kvalitu elektrické energie. Další nevýhodou je vznik elektromagnetického rušení a zhoršení účiníku při některých typech zátěže. Proto bývají v praxi používány různé filtry nebo kompenzační obvody. Nevýhodou samotného tyristoru je také to, že jej nelze běžně vypnout řídicím signálem. Po sepnutí vede proud až do okamžiku, kdy proud přirozeně poklesne pod přídržnou hodnotu nebo se změní polarita napětí. Modernější součástky, například tranzistory IGBT nebo MOSFET, umožňují vypínání i zapínání řídicím signálem, a proto se dnes v některých aplikacích používají častěji. Druhy tyristorové regulace Existuje několik způsobů použití tyristorů při regulaci výkonu. Nejrozšířenější je fázová regulace střídavého napětí. Dále se používá impulsní regulace, řízené usměrňovače nebo střídavé regulátory výkonu využívající dvojici tyristorů zapojených proti sobě. V některých aplikacích je nahrazuje součástka zvaná triak, která umožňuje řídit obě poloviny střídavého napětí jedním prvkem. Praktický příklad Jedním z nejznámějších příkladů použití tyristorové regulace je stmívač osvětlení. Při nastavení vysokého jasu se tyristor zapíná téměř na začátku každé půlvlny, takže žárovka dostává téměř plné napětí. Pokud uživatel sníží jas, elektronický obvod oddálí zapnutí tyristoru. Žárovkou pak protéká proud.