Dans ce tutoriel, nous allons en apprendre davantage sur certaines des applications SCR communément connues. Les applications SCR sont la commutation, le contrôle de puissance dans les circuits CA et CC, la protection contre les surtensions, etc.

Aperçu

Applications SCR

En raison de la grande variété d’avantages, comme la possibilité de passer de l’état ÉTEINT en réponse à un faible courant de grille et également capable de commuter des tensions élevées, le SCR ou le thyristor doit être utilisé dans une variété d’applications.

Ces applications comprennent la commutation, la rectification, la régulation, la protection, etc. Les SCR sont utilisés pour le contrôle des appareils ménagers, notamment l’éclairage, le contrôle de la température, la régulation de la vitesse du ventilateur, le chauffage et l’activation de l’alarme.

Pour les applications industrielles, les SCR sont utilisés pour contrôler la vitesse du moteur, la charge de la batterie et les conversions de puissance. Certains d’entre eux sont expliqués ci-dessous.

SCR en tant que commutateur

L’opération de commutation est l’une des applications les plus importantes du SCR. Le SCR est souvent utilisé comme relais à semi-conducteurs et présente plus d’avantages que les relais ou commutateurs électromagnétiques car il n’y a pas de pièces mobiles dans le SCR.

La figure ci-dessous montre l’application d’un SCR comme interrupteur pour ALLUMER et ÉTEINDRE l’alimentation fournie à la charge. Le courant alternatif fourni à la charge est contrôlé en appliquant des impulsions de déclenchement alternatives au SCR. Les résistances R1 et R2 protègent respectivement les diodes D1 et D2. La résistance R limite le flux de courant de grille.

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Pendant le demi-cycle positif de l’entrée, SCR1 est polarisé en avant et SCR2 est polarisé en arrière. Si l’interrupteur S est fermé, un courant de grille est appliqué au SCR1 par la diode D1 et donc SCR1 est allumé. Par conséquent, le courant circule vers la charge via SCR1.

De même, pendant le demi-cycle négatif du signal, SCR2 est polarisée vers l’avant et SCR1 est polarisée vers l’arrière. Si l’interrupteur S est fermé, le courant de grille circule vers le SCR2 par la diode D2. Par conséquent, le SCR2 est allumé et le courant de charge le traverse.

Par conséquent, en commandant le commutateur S, le courant de charge peut être contrôlé à n’importe quelle position souhaitée. On observe que, cet interrupteur gère un courant de quelques ampères de moulin pour contrôler le courant de plusieurs centaines d’ampères dans la charge. Cette méthode de commutation est donc plus avantageuse que la commutation mécanique ou électromécanique.

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Contrôle de la puissance À l’aide du SCRs

Les SCRs sont capables de contrôler la puissance transmise à la charge. Il est souvent nécessaire de faire varier la puissance fournie à la charge en fonction des exigences de charge telles que le contrôle de la vitesse du moteur et les gradateurs de lumière.

Dans de telles conditions, la variation de puissance avec des potentiomètres réglables conventionnels n’est pas une méthode fiable en raison de la grande dissipation de puissance. Pour réduire cette dissipation de puissance dans les circuits haute puissance, les SCR sont le meilleur choix en tant que dispositifs de contrôle de puissance.

Contrôle de l’alimentation CA utilisant SCR

Dans les circuits CA, le contrôle de phase est la forme la plus courante de contrôle de l’alimentation SCR. En contrôle de phase, en faisant varier l’angle de déclenchement alpha au niveau de la borne de grille, on obtient un contrôle de puissance.

La figure ci-dessous montre un circuit de commande d’onde CA complet qui illustre la méthode de contrôle de phase. Considérons que l’alimentation en courant alternatif est donnée aux deux SCR anti-parallèles. Pendant le demi-cycle positif du signal SCR1 conduit tandis qu’en demi-cycle négatif SCR2 conduit lorsque des impulsions de grille appropriées leur sont appliquées.

En faisant varier l’angle de tir aux SCR respectifs, les temps de mise sous tension sont variés. Cela conduit à faire varier la puissance consommée par la charge. Dans la figure ci-dessous, les SCR sont déclenchés à des impulsions retardées (ce qui signifie une augmentation de l’angle de tir) entraînant une diminution de la puissance délivrée à la charge.

Le principal avantage du contrôle de phase est que les SCR sont automatiquement désactivés à chaque position zéro du courant alternatif. Par conséquent, aucun circuit de commutation n’est nécessaire pour éteindre le SCR.

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Contrôle de l’alimentation CC à l’aide du SCR

Dans le cas d’un circuit CC, la puissance délivrée à la charge est modifiée en faisant varier les durées de MARCHE et d’ARRÊT du SCRS. Cette méthode s’appelle un hacheur ou un contrôle MARCHE-ARRÊT. La figure ci-dessous montre le contrôle MARCHE-ARRÊT simple de la charge à l’aide de SCR.

Il est également possible de commuter le SCR à une certaine fréquence de déclenchement afin de faire varier le courant circulant vers la charge. L’exemple d’un tel circuit est le circuit SCR basé sur PWM pour produire la sortie variable à la charge.

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Il est possible de produire la puissance continue variable de la charge en utilisant des circuits redresseurs à commande de phase. La puissance continue moyenne délivrée à la charge est contrôlée en contrôlant l’instant de mise sous tension du SCR. Certains de ces circuits redresseurs sont donnés ci-après.

Redresseur demi-onde

Le circuit ci-dessous montre le circuit redresseur demi-onde monophasé utilisant SCR. Une diode en série avec la résistance variable est connectée à la grille qui est chargée de déclencher le SCR.

  • Pendant le demi-cycle négatif du signal d’entrée CA, le SCR est polarisé en inverse. Par conséquent, aucun courant ne traverse la charge.
  • Pendant le demi-cycle négatif de l’entrée, le SCR est polarisé vers l’avant. Si la résistance est modifiée de telle sorte que le courant de déclenchement minimum est appliqué à la grille, alors le SCR est allumé. Par conséquent, le courant commence à circuler vers la charge.
  • Si le courant de grille est plus élevé, la tension d’alimentation à laquelle le SCR est allumé sera moindre. L’angle auquel le SCR commence à conduire est appelé angle de tir. Pour ce circuit redresseur, l’angle de tir ne peut être modifié que pendant le demi-cycle positif.
  • Par conséquent, en faisant varier l’angle de tir ou le courant de grille (en changeant la résistance dans ce circuit), il est possible de faire en sorte que le SCR conduise une partie ou un demi-cycle positif complet de sorte que la puissance moyenne fournie à la charge varie.

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Redresseur pleine onde

Dans un redresseur pleine onde, les ondes positive et négative de l’alimentation d’entrée sont rectifiées. Par conséquent, par rapport au redresseur demi-onde, la valeur moyenne de la tension CONTINUE est élevée et le contenu en ondulation est également moindre. La figure ci-dessous montre le circuit redresseur pleine onde composé de deux SCR connectés à un transformateur à prise centrale.

• Pendant le demi-cycle positif de l’entrée, SCR1 est polarisée vers l’avant et SCR2 est polarisée vers l’arrière. En appliquant le signal de porte approprié, SCR1 est allumé et, par conséquent, le courant de charge commence à le traverser.

• Pendant le demi-cycle négatif de l’entrée, SCR2 est polarisée vers l’avant et SCR1 est polarisée vers l’arrière. Avec un déclenchement de grille, SCR2 est activé et le courant de charge circule donc à travers le SCR2.

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Redresseur en pont pleine onde

Au lieu d’utiliser un transformateur à taraudage central, il est également possible d’utiliser quatre SCR dans une configuration en pont pour obtenir le redressement en pleine onde. Pendant le demi-cycle positif de l’entrée, SCR1 et SCR2 sont en conduction. Pendant le demi-cycle négatif, SCR3 et SCR4 sont en conduction. L’angle de conduction de chaque thyristor est réglé en faisant varier les courants de gâchette respectifs. Et par conséquent, la tension de sortie aux bornes de la charge est variée.

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Protection contre les surtensions à l’aide du SCR

En raison de l’action de commutation rapide du SCR, l’une des applications courantes du SCR est qu’il peut être utilisé comme dispositif de protection. Le circuit utilisé pour la protection contre les surtensions est appelé circuit pied-de-biche.

La figure ci-dessous montre le circuit de pied-de-biche utilisant SCR. Ce circuit pied-de-biche est connecté à travers le circuit ou la charge à protéger. Ce circuit est constitué de SCR qui est déclenché par un agencement de diodes zener. Cette diode zener est sélectionnée de telle sorte qu’en condition de fonctionnement normal, elle agit comme un interrupteur ouvert.

Ainsi, la tension aux bornes de la résistance est nulle et le SCR reste donc à l’état BLOQUÉ.