Wechselstromsteller

Wechselstromsteller dienen dazu den Effektivwert der Verbraucherspannung stufenlos einzustellen. Eingesetzt werden Wechselstromsteller zur Helligkeits- oder Heizungssteuerung.

Wechselstromsteller mit antiparallel geschaltetetn Thyristoren

Ein Wechselstromsteller unterbricht eine Wechselspannungsquelle in periodischen Abständen.

Schaltung

Ausgangsspannung

Simulation

Kenngröße Formel
Effektivwert URMS = 0.707*us*(1- α/π + sin(2α)/(2π ))0,5

Funktionsbeschreibung

Ein Wechselstromsteller besteht aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren und einer Steuerelektronik.

Die Steuerelektronik liefert zeitlich verschiebbare Rechteckimpulse. Der Steuerbereich des Steuerwinkels liegt zwischen 0 und 180°. Je größer der Steuerwinkel eingestellt wird, desto kleiner wird der Effektivwert der Ausgangsspannung.

Während der positiven Halbwelle der Netzwechselspannung erhält der Steueranschluss (Gate) des Thyristors V1 einen Impuls von der Steuerelektronik: Dadurch wird V1 in den leitenden Zustand versetzt. Man sagt auch: Der Thyristor ist gezündet worden. Der Strom fließt vom oberen Anschluss der Spannungsquelle über V1 und den Lastwiderstand zum unteren Anschluss der Spannungsquelle. Beim Nulldurchgang des Stromes wird V1 gelöscht, d. h. in den sperrenden Zustand versetzt.

Während der negativen Halbwelle erhält der Thyristor V2 einen Steuerimpuls von der Steuerelektronik. Jetzt wird V2  zum Zündzeitpunkt in den leitenden Zustand versetzt. Der Strom fließt vom unteren Anschluss der Spannungsquelle über V2 und dem Lastwiderstand zum oberen Anschluss der Spannungsquelle.

Durch den Phasenanschnitt wird die Fläche unter der Sinuskurve der Netzwechselspannung mit zunehmenden Steuerwinkel stufenlos verkleinert. Die Größe der Fläche ist ein Maß für den Effektivwert der Ausgangsspannung.

Aufgaben

  1. Nennen Sie zwei Anwendungen für den Wechselstromsteller.
  2. Beschreiben Sie den Aufbau des Wechselstromstellers.
  3. Beschreiben Sie die Funktionsweise des Wechselstromstellers.
  4. Simulieren Sie die Schaltung.
  5. Berechnen Sie den Effektivwert für 30°, 60°, 90° und 120°.
  6. Simulieren Sie den Wechselstromsteller mit induktiver Last.

Wechselstromsteller mit Triac

Die beiden Thyristoren werden durch ein Triac ersetzt.

Schaltung


Ausgangsspannung


Download der Bibliotheken für den Triac, den Diac und den Thyristor.
triac.lib
diac.lib
thyristr.lib

Aufgaben

  1. Untersuchen Sie die Kennlinien des Diacs und Triacs
  2. Beschreiben Sie die Funktionsweise des Diacs.
  3. Beschreiben Sie die Funktionsweise des Triacs.
  4. Welchen Einfluss hat R1 auf den Steuerwinkel?
  5. Beschreiben Sie die Funktionsweise der gesamten Schaltung.

Inhaltsverzeichnis Bauteile Steuerelektronik Gleichrichter Gleichstromsteller Wechseltromsteller Wechselrichter