Elektronické spínače

• diódové

• tranzistorové

• tyristorové

Dióda ako spínač

-vlastnosť vyplýva z princípu funkcie diódy- ak je na katóde kladné a na anóde záporné napätie dióda je uzavretá, tj. netečie ňou takmer žiadny prúd

-v tomto stave sa dióda správa ako rozopnutý spínač
-prekročenie záverného napätia diódy zväčša znamená jej zničenie

-ak je na katóde záporné a na anóde kladné napätie dióda je otvorená, tj. nie je na ňej takmer žiadny úbytok napätia (okolo 0,5V)

-v tomto stave sa dióda správa ako zopnutý spínač

- prekročenie priepustného prúdu diódy zväčša znamená jej zničenie

Bipolárny tranzistor ako spínač

-trojvrstvová polovodičová súčiastka

-2 typy NPN a PNP

- pri prúde IB=0 je ICmin a UCE čo zodpovedá stavu vypnuté
-pri určitej hodnote IB je IC veľké a UCE minimálne ciže zodpovedajúce stavu zopnuté

- k zopnutiu tranzistora stačí aj malé napätie (okolo 1V )privedené na bázu tranzistora

-môže spínať kapacitnú, indukčnú aj odporovú záťaž

Tyristor ako spínač

- na pochopenie ako funguje toto spínanie treba poznať princíp funkcie tyristora

-štvorvsrstvá polovodičová súčiastka s 3 PN prechodmi

Na jednu z vnútorných oblastí tyristora napr. s vodivosťou P sa pripevní elektróda. Prúdom, privádzaným do tejto oblasti možno ovplyvňovať spínací proces tyristora. Oblasť s elektródou G sa nazýva ovládacia elektróda a tyristor s ovládacou elektródou P sa označuje ako PNPN. Jeho schematická štruktúra a normalizovaná značka sú znázornené na obrázku.
Predpokladajme, že medzi hlavné vývody tyristora A (anóda) a K (katóda) pripojíme napätie v priamom smere, t. j. anóda bude kladnejšia ako katóda. Priechody J₁ a J₃ sú polarizované v priamom smere, priechod J₂ je uzavretý a tyristorom prechádza len jeho záverný prúd. Tyristor je v blokovacom stave. Pretože do ovládacej elektródy neprivádzame prúd I_G (I_G = 0), závisí len od vlastností priechodu J₂, kedy tyristor zopne. Stane sa tak v okamihu, keď napätie na tyristore dosiahne hodnotu spínacieho napätia U_BO. Nastáva nedeštruktívny prieraz priechodu J₂, sprevádzaný prudkým vzrastom prúdu a súčasným poklesom napätia U_BO
Tyristor ako spínač prešiel do priepustného stavu.
Ak privedieme do ovládacej elektródy prúd I_G, zväčší sa koncentrácia nosičov v oblasti uzavretého priechodu J₂, a prieraz priechodu nastane pri nižšom napätí, než je napätie U_BO. Čím väčší je ovládací prúd I_G, tým menšie je spínacie napätie tyristora. .

Časť charakteristiky, ktorá zodpovedá priepustnému stavu tyristora, je spoločná pre celú sústavu a priepustný prúd tyristora nezávisí od prúdu ovládacej elektródy I_G. To znamená, že ihneď po zopnutí prestáva ovládacia elektróda vplývať na ďalší proces v tyristore. Pri bežných tyristoroch nemožno tyristor zablokovať ani zmenšením alebo prerušením ovládacieho prúdu. Tyristor sa vypne len privedením záporného prúdu do ovládacej elektródy alebo zmenšením priepustného prúdu pod hodnotu prídržného prúdu I_H (napr. prerušením obvodu, alebo uvedením tyristora do záverného stavu komutáciou pripojeného napätia).

Dôležitými veličinami tyristora ako spínača sú spínací a vypínací čas. Spínací čas t_on je čas, ktorý uplynie od okamihu pripojenia napätia na tyristor do okamihu, kedy tyristorom začne tiecť ustálený prúd. Vypínací čas t_off je časový interval medzi okamihom, keď sa preruší prúd tyristora a okamihom, keď sa obnoví (menovitý) blokovací stav tyristora. V prípade, že priepustné napätie na tyristore začne opäť vzrastať pred uplynutím vypínacieho času, tyristor predčasne zopne pri nižšom napätí, než aké zodpovedá charakteristickej hodnote blokovacieho napätia pre určitý prúd I_G.

Velkosť napätia, pri ktorom tyristor skutočne zopne, závisí aj od rýchlosti, s akou napätie, pripojené na svorky tyristora, vzrastá na hodnotu napätia U_BO. Od určitej kritickej rýchlosti S_U = dU_D/dt, ktorú nazývame kritickou strmosťou rastu blokovacieho napätia, je spínacie napätie menšie ako napätie U_B (pri určitom prúde I_b). Hodnota spínacieho napätia je tým menšia, čím väčšia je kritická rýchlosť S_U Príčinou tohto javu je kapacitný prúd, ktorý pri týchto rýchlych zmenách vzniká v štruktúre tyristora a má podobný vplyv na spínacie napätie ako ovládací prúd. Kritickou strmosťou pri niektorých tyristoroch je už hodnota 10^-1 V/ms, moderné tyristory dosahujú hodnotu strmosti až 10² V/ms.
Tyristor, ktorý má na vnútornú oblasť s vodivosťou N pripojenú ovládaciu elektródu, označuje sa ako tyristor NPNP. Ovláda sa záporným prúdom, privádzaným do ovládacej elektródy. Vnútorné procesy prebiehajú rovnako ako pri tyristore PNPN. Tyristory NPNP u nás nevyrábame.

Použitie tyristorov: ovládané spínače v jednosmerných obvodoch, ovládané usmerňovače v obvodoch striedavého prúdu.

ISTENIE ELEKTRICKÝCH OBVODOV

v užšom slova zmysle istenie elektrického obvodu znamená voči elektrickým parametrom

-prúdovému preťaženiu: dlhodobé miernejšie zvýšenie menovitého prúdu nad určenú dovolenú hodnotu
-skratu: rýchle mnohonásobné zvýšenie menovitého prúdu, pri ktorom obyčajne dochádza k nevratným javom

istenie spotrebiteľskej siete

Istí sa pomocou ističov, poistiek a chráničov.

V podstate ide o ochranu samočinným odpojením napájania- odpojenie chybnej časti zariadenia vrátane napájania predradeným istiacim prvkom v dôsledku prekročenia vypínacieho poruchového prúdu v ochrannom obvode tak aby bol na neživých častiach časovo obmedzený výskyt dotykového napätia nad 50V striedavých alebo 120V jednosmerných. Pri napätí 230V voči zemi je stanovený na 0,4s.

-ochranný obvod je impedancia slučky ktorú súčtom tvoria:
-zdroj napájania
-pracovny vodič k miestu poruchy
-ochranný vodíč medzi miestom napájania a porochou
-prechodové odpory spojov

V SIETI TN SÚ TIETO PODMIENKY:
- všetký vodiče sa musia uzemniť prostredníctvom ochranných vodičov na príslušnom mieste