Atividade Prática Eletrônica de Potência

Próreitoria de EaD e CCDD 1 Disciplina de Eletrônica de Potência Profa Ma Eliane Silva Custódio Atividade Prática de Eletrônica de potência OBJETIVO Essa atividade tem como intuito colocar em prática todos os conceitos abordados na disciplina de eletrônica de potência aplicando uma atividade prática usando tiristores MATERIAL UTILIZADO Para a realização dos experimentos será utilizado o simulador online de circuitos MultiSIM Live cujo acesso deverá ocorrer através do site wwwmultisimcom REFERENCIAL TEÓRICO A atividade prática é baseada no uso dos tiristores componentes amplamente usados na indústria na área de eletrônica de potência O nome tiristor engloba uma família de dispositivos semicondutores que operam em regime chaveado tendo em comum uma estrutura de 4 camadas semicondutoras numa sequência pnpn apresentando um funcionamento biestável O tiristor de uso mais difundido é o SCR Retificador Controlado de Silício usualmente chamado simplesmente de tiristor Outros componentes no entanto possuem basicamente a mesma estrutura LASCR SCR ativado por luz TRIAC tiristor triodo bidirecional DIAC tiristor diodo bidirecional GTO tiristor comutável pela porta MCT Tiristor controlado por MOS IGCT Tiristor controlado com gate isolado O dispositivo SCR Sillicon Controlled Rectifier ou Retificador Controlado de Silício é um diodo controlado de silício Este componente faz parte da família dos tiristores Os tiristores são uma família de componentes que possuem em comum a característica do disparo que será explicada mais a diante O SCR é construído por quatro camadas de material semicondutor PNPN ou NPNP Ele possui três terminais chamados anodo cátodo e gatilho A Figura 1 mostra o símbolo usado para representálo Próreitoria de EaD e CCDD 2 Disciplina de Eletrônica de Potência Profa Ma Eliane Silva Custódio Figura 1 SCR O DIAC ou Diode for Alternating Current é um gatilho bidirecional ou diodo que conduz corrente apenas após a tensão de disparo ser atingida e para de conduzir quando a corrente elétrica cai abaixo de um valor característico chamada de corrente de corte Este comportamento é o mesmo nas duas direções de condução de corrente A tensão de disparo é por volta dos 30 volts para a maioria destes dispositivos Este comportamento é de certa forma similar porém mais precisamente controlado e ocorrendo em menor valor ao comportamento de uma lâmpada de neon Na Figura 2 temos o símbolo desse componente Figura 2 Símbolo do DIAC O DIAC é normalmente usado para disparar TRIACs e SCRs O TRIAC funciona como um interruptor controlado e apresenta as mesmas características funcionais de um SCR No entanto ele possui a vantagem de poder conduzir nos dois sentidos de polarização A Figura 3 mostra sua simbologia Próreitoria de EaD e CCDD 3 Disciplina de Eletrônica de Potência Profa Ma Eliane Silva Custódio Figura 3 TRIAC A Figura 4 mostra a curva característica real de um TRIAC Figura 4 Curva de um TRIAC O TRIAC entra em condução de modo análogo ao SCR ou seja Disparo por gatilho ou seja quando for aplicada uma corrente de gatilho Disparo por sobretensão ou seja quando VAK ultrapassa a tensão de breakover sem pulso no gatilho Disparo por variação de tensão Disparo por aumento de temperatura Próreitoria de EaD e CCDD 4 Disciplina de Eletrônica de Potência Profa Ma Eliane Silva Custódio Em condução a queda de tensão entre os terminais MT1 e MT2 geralmente está entre 1 e 2 V O TRIAC pode ser disparado tanto por pulso positivo quanto por pulso negativo Isso não consegue ser explicado pela analogia a dois SCRs em antiparalelo já que o SCR só é disparado por pulso positivo em relação ao seu cátodo Existem quatro modos diferentes para disparo de um TRIAC operando em quatro quadrantes Tomandose MT1 como referência os quatro quadrantes são definidos pela polaridade de MT2 e o gatilho G em relação a MT1 A seguir são detalhados estes quatro modos de disparo a Disparo no 1 quadrante os terminais MT2 e gatilho G estão positivos em relação a MT1 b Disparo no 2 quadrante o terminal MT2 está positivo e o terminal G está negativo ambos em relação a MT1 c Disparo no 3 quadrante o terminal MT2 está negativo e o terminal G está negativo ambos em relação a MT1 d Disparo no 4 quadrante o terminal MT2 está negativo e o terminal G está positivo ambos em relação a MT1 Logo a corrente entra em G A Figura 5 apresenta os quatro quadrantes de operação de um TRIAC Figura 5 Quatro quadrantes de operação de um TRIAC Próreitoria de EaD e CCDD 5 Disciplina de Eletrônica de Potência Profa Ma Eliane Silva Custódio No 1 e 3 quadrantes obtêmse maior sensibilidade de disparo para o TRIAC em relação às outras possibilidades No 4 quadrante a sensibilidade é pequena e no 2 quadrante é ainda mais reduzida devendo ser utilizada somente em TRIACs concebidos especialmente para este fim Portanto o disparo de um TRIAC não é simétrico ou seja não dispara nas mesmas condições para os quatro quadrantes A Figura 6 mostra um circuito de controle de onda completa utilizando TRIAC Figura 6 Circuito de controle de onda completa com TRIAC Considerando que este TRIAC possui módulos iguais de corrente de disparo IGT 50 mA para o 1 e o 3 quadrantes podemos calcular em quais ângulos serão efetuados os disparos Para isso vamos considerar que a queda de tensão típica de disparo entre G e MT1 é VGT 12 V Próreitoria de EaD e CCDD 6 Disciplina de Eletrônica de Potência Profa Ma Eliane Silva Custódio 𝐼𝐺𝑇 𝑉𝑟𝑒𝑑𝑒 12 𝑅1 50𝑋103 𝑉𝑝𝑋𝑠𝑒𝑛𝛼 12 47 127𝑋2𝑠𝑒𝑛𝛼 12 47 𝑠𝑒𝑛𝛼 00198 𝛼 113 Portanto o TRIAC irá disparar em 113 1 quadrante e em 18113 3 quadrante É importante lembrar que o TRIAC bloqueia quando o sinal de corrente entre os terminais MT1 e MT2 passa pelo zero da senoide No caso deste circuito como a carga lâmpada incandescente é puramente resistiva a tensão passa por zero no mesmo instante da corrente ou seja a tensão e a corrente estão em fase Neste circuito a lâmpada receberá praticamente todo o ciclo de onda de acordo com a Figura 7 Figura 7 Forma de onda de tensão VR sobre a carga Próreitoria de EaD e CCDD 7 Disciplina de Eletrônica de Potência Profa Ma Eliane Silva Custódio PRÁTICA APLICADA Observe o circuito a seguir da Figura 8 Figura 8 Controle de tensão em carga resistiva Verificando no datasheet do TRIAC temos IGT 10 mA e VGT 20 V a Calcule os valores do resistor fixo R1 para disparo do TRIAC em 10 20 30 60 e 90 em relação à tensão da rede Exemplo Disparo em 10 𝑉𝑟𝑒𝑑𝑒 𝑅𝑋 𝐼𝐺𝑇 𝑉𝐺𝑇 0 𝑅𝑋 𝑉𝑟𝑒𝑑𝑒 𝑉𝐺𝑇 𝐼𝐺𝑇 220 2 𝑠𝑒𝑛𝛼 2 0010 𝑅𝑋 5202 Ω Preencha a tabela com os outros valores calculado através da fórmula dada Próreitoria de EaD e CCDD 8 Disciplina de Eletrônica de Potência Profa Ma Eliane Silva Custódio Angulos de Disparo α R1 Ω 10 5203 20 30 60 90 B Simule o circuito da letra A para cada ângulo 10 2030 60 e 90 e disponibilize a forma de onda medida Para usar o multisim online abra o circuito abaixo httpswwwmultisimcomcontentg3AZA4pnr53yxFfNvyPALbtriac1open Exemplo de disparo em 10 na Figura 9 Disparo em 10Figura 9 Figura 9 Disparo em 10 O valor entre os cursores foi de 50343µ que equivale mais ou menos aos 10º calculados Próreitoria de EaD e CCDD 9 Disciplina de Eletrônica de Potência Profa Ma Eliane Silva Custódio C Um DIAC é um diodo de corrente alternada Geralmente ele é utilizado como dispositivo de disparo do TRIAC Basicamente tratase de um TRIAC sem gatilho Portanto ele só dispara quando a tensão aplicada sobre ele atinge as tensões de disparo VD Geralmente este valor se encontra entre 20 e 40 volts Tratase de um dispositivo simétrico ou seja ele possui as mesmas condições de disparo tanto para o 1 quanto para o 3 quadrantes Portanto ele corrige o problema de antissimétria de disparo do TRIAC de acordo com o circuito dimmer da Figura 10 Neste contexto analise o circuito a seguir Figura 10 Dimmer O capacitor C1 atrasa a tensão aplicada sobre o DIAC Então é comum dizer que se trata de disparo por rede defasadora Portanto tornase possível disparar o TRIAC com ângulos maiores que 90 e 270 pois a tensão sobre o capacitor atrasada em relação à tensão da rede é quem vai disparar o DIAC e consequentemente o TRIAC Figura 10 Acesse o seguinte circuito no multisim online httpswwwmultisimcomcontentapFtGGBH6iZoibCz99VVWkdiactriacopen Ajuste o potenciômetro para conseguir disparos maiores que 90 salve a tela do osciloscópio do Multisim e copie no seu relatório Colocar pelos menos 3 formas de ondas de disparos maiores que 90 no relatório Na figura deve estar claro o valor medido com os cursores CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO DISCIPLINA DE PBL FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA letra 14 times new roman centralizado maiúscula TÍTULO DO PROJETO letra 14 times new roman centralizado maiúscula negrito ALUNOS PROFESSOR letra 12 times new roman direita maiúscula CURITIBA PR ANO DO PROJETO letra 12 times new roman centralizado maiúscula SUMÁRIO RESUMOI 1 INTRODUCAO1 11 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA1 12 OBJETIVOS2 121 Objetivo geral2 122 Objetivos específicos2 2 METODOLOGIA3 21 TAMANHO DO TRABALHO3 22 ESPECIFICAÇÕES GERAIS PARA A FORMATAÇÃO DO TEXTO3 23 EQUAÇÕES4 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO5 4 CONCLUSÕES7 5 AGRADECIMENTOS8 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS9 ANEXO A10 RESUMO Este documento apresenta instruções detalhadas e serve como modelo para a preparação de relatório para a disciplina de PBL Problem Based Learning da ESPU Escola Superior Politécnica UNINTER Por favor lembrese das seguintes diretrizes a digite o corpo do texto em coluna simples b utilize em torno de 30 páginas tamanho A4 21 x 297 cm cada qual com margens esquerda igual a 3 cm direita igual a 2 cm superior igual a 30 cm e inferior igual a 20 cm não inclua molduras c use a fonte Times New Roman tamanho 12 pt em todo o documento d prepare um resumo de no máximo 10 linhas apresentando as palavras chave em itálico e sempre use espaçamento 15 e alinhamento justificado f referências devem ser listadas em ordem alfabética no final do trabalho Palavraschave Primeira palavra Segunda palavra Terceira palavra máximo de 5 Abstract Here comes the abstract of the document in English Keywords First word second word third word maximum five i 1 INTRODUCAO Neste capítulo devem constar informações para situar o trabalho incluindo a delimitação do tema área de da abrangência do estudo a motivação ou justificativa e o problema que inspirou o trabalho Toda investigação se inicia por um problema uma questão ou uma dúvida uma pergunta articulada a conhecimentos anteriores ou seja identificar a dificuldade com a qual nos defrontamos Destacar a importância assim como a relevância social e científica da pesquisa relevância para a área 11 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Aqui devese apresentar as teorias e o embasamento teórico dos conceitos utilizados ao longo do trabalho incluindo as referências às suas fontes de pesquisa AZEVEDO 2009 Também trabalhos de outros autores correlatos A revisão da literatura deve ser atual Todas as referências listadas nas Referências Bibliográficas devem ter sido citadas pelo menos uma vez em algum ponto do texto Observar a maneira correta de fazer citações bibliográficas A citação deve vir entre parênteses utilizandose maiúsculas para o sobrenome dos autores seguido do ano da publicação Para citações com um dois ou três autores citamse todos por exemplo FERLIN CARVALHO e GONZAGA 2015 Para citações com mais do que três autores os três primeiros são citados seguidos da expressão latina et al ou et alli significa e os demais por exemplo FERLIN CARVALHO GONZAGA et al 2015 Entretanto nas Referências Bibliográficas todos os autores devem estar listados Uma pesquisa pode ser feita a partir de a documentação indireta i pesquisa documental feita em fontes primárias em arquivos públicos ou particulares fontes estatísticas ii pesquisa bibliográfica feita em fontes secundárias tais como artigos livros revistas publicações diversas sites de internet etc b documentação direta i pesquisa de campo ii observação direta entrevistas questionários formulários 1 12 OBJETIVOS Os objetivos são as metas que se pretende constatar verificar analisar Os objetivos pretendem sempre examinar o objeto dentro de determinados parâmetros É algo que deve ser verificável no final do trabalho 121 Objetivo geral Busca definir uma meta para todo o trabalho Está ligado à formulação do problema eou proposição das hipóteses 122 Objetivos específicos Estão ligados diretamente ao conteúdo à estrutura ao atendimento de questões mais particulares do trabalho uma vez alcançados ajudam a chegar ao objetivo principal Desenvolver verificar analisar investigar descrever comparar identificar são alguns verbos utilizados na elaboração dos objetivos 2 2 METODOLOGIA Aqui deve ser descrito o trabalho em si ou seja os métodos usados para a solução objeto de estudo A metodologia deve demonstrar a sequência de passos para que os objetivos sejam atingidos para realização de tal trabalho Quando aplicável devem ser apresentadas as características de hardware e de software Descrever as partes técnicas do projeto diagrama de blocos fluxograma cálculos equações esquemáticos desenhos e demais detalhes de implementação ou seja detalhando como foi feito o projeto Este capítulo normalmente é o mais extenso e onde deve ser concentrado o maior esforço 21 TAMANHO DO TRABALHO O texto deve ser separado em seções subtítulos à medida que for necessário O trabalho completo incluindo figuras e tabelas deve conter em torno de 30 trinta páginas em tamanho A4 21 cm x 297 cm Cada página tamanho A4 deve ser configurada de modo a apresentar as seguintes margens esquerda igual a 3 cm direita igual a 2 cm superior igual a 30 cm e inferior igual a 20 cm 22 ESPECIFICAÇÕES GERAIS PARA A FORMATAÇÃO DO TEXTO O trabalho deve ser totalmente digitado em fonte Times New Roman tamanho 12 pt Esta diretriz não inclui somente a capa do trabalho esta deverá apresentar tamanho 14 pt aonde o título não pode exceder 3 linhas O texto deve ser digitado em estilo normal e alinhamento justificado Comece cada parágrafo com um TAB da margem esquerda não deixando espaço entre dois parágrafos subsequentes 3 23 EQUAÇÕES Caso haja necessidade de utilização de equações as equações devem estar centralizadas Numere as equações em sequência com algarismos arábicos entre parênteses e alinhados à direita conforme modelo Deixe uma linha de espaço antes e depois de cada equação incluída Por exemplo qr4 π r2k d T d r 1 Sempre que for feita referência a uma equação no texto deve ser escrito Eq 1 exceto no início de uma sentença onde Equação 1 deve ser usado Símbolos devem estar em itálico Sua definição deverá ser feita quando mencionados pela primeira vez no texto Uma seção de definições de símbolos não se faz necessária Todos os dados do trabalho inclusive aqueles em tabelas e figuras devem estar em unidades do Sistema Internacional SI A vírgula deverá ser o separador entre a parte inteira e a parte decimal de números fracionários 4 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Aqui são apresentados interpretados e discutidos todos os resultados do trabalho de forma exata e lógica as suas análises incluindo fotos figuras e tabelas Tanto resultados positivos como negativos devem ser incluídos aqui desde que tenham alguma importância Este capítulo fornece a base para as conclusões que se encontram no capítulo seguinte Figuras e tabelas conforme a Tabela 1 devem ser posicionadas o mais próximo possível de sua citação no texto Textos e símbolos nelas incluídos devem ser de fácil leitura devendose evitar o uso de símbolos pequenos As legendas das tabelas são inseridas clicando com o botão direito na tabela e selecionando a opção Inserir legenda Tabela 1 Consumo médio de aparelhos domésticos Aparelho KWh Ar Condicionado 12 Chuveiro 40 Ferro de passar 08 Forno de microondas 12 Lavadora de roupas 08 TV 02 Figuras tabelas e suas legendas deverão estar centradas no texto Posicione o título de uma tabela acima da mesma também deixando uma linha de espaço entre elas Posicione a legenda abaixo da figura deixando uma linha de espaço entre elas Deixe uma linha de espaço entre a figura ou tabela e o texto subsequente Solicitase a inclusão de ilustrações e fotos de boa qualidade Numere figuras e tabelas em sequência usando algarismos arábicos ex Figura 1 Figura 2 Tabela 1 Tabela 2 Faça referência a elas no texto como Tabela 1 e Fig 1 exceto no início de uma sentença onde Figura 1 deve ser usado Para facilitar o posicionamento das figuras no texto elas podem ser inseridas dentro de tabelas sem bordas As legendas devem ser inseridas clicando com o botão direito na figura e selecionar a opção Inserir Legenda 5 Figura 1 Formas geométricas Denomine os eixos coordenados em gráficos incluindo as respectivas unidades sempre que aplicável Da mesma forma denomine colunaslinhas em tabelas com as respectivas unidades 6 4 CONCLUSÕES Aqui devem ser apresentados os comentários relacionando os resultados obtidos com os objetivos assim como as conclusões sobre o trabalho realizado Devem ser respondidas as questões levantadas na introdução do trabalho como motivação e problema Como conclusões devem ser apresentadas as consequências dos resultados e os impactos para a área de estudo em questão Apontar as descobertas do trabalho e reflexões contudo evitando afirmações que não condizem com a verdade Caso identifiquese uma possível continuidade da pesquisa ou projeto vale fazer sugestões de trabalhos futuros possivelmente algo que não houve tempo hábil para realizar ou que justificaria um novo trabalho em função da grande demanda que necessitaria 7 5 AGRADECIMENTOS Inclua este capítulo caso pertinente para agradecer a terceiros que contribuíram de alguma forma para a realização do trabalho incluindo possíveis recursos materiais e intelectuais utilizados da instituição profissionais colegas familiares etc 8 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Deve ser registrado todo o material que possibilitou um conhecimento prévio sobre o tema e sua delimitação Relação de todas as obras consultadas em ordem alfabética conforme determina ABNT autor obra edição quando não for a primeira local editora ano de publicação Todas as referências apresentadas aqui devem ter sido citadas no texto do trabalho Alguns exemplos são apresentados abaixo Na versão final não classificar em tipos de referências como feito abaixo deixar apenas as referências em ordem alfabética Artigos em periódicos FERLIN Edson Pedro CARVALHO N F Os Cursos de Engenharia na Modalidade EaD e Presencial Proposta de Cursos na Área de Computação Produção e Elétrica In COBENGE 2015 XLIII Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia São Bernardo do Campo SP 2015 Livros AZEVEDO Celicina Borges Metodologia científica ao alcance de todos 2ª Ed Barueri SP Manole 2009 p 1020 WAZLAWICK RS Metodologia da pesquisa para Ciência da computação Ed Elsevier Rio de Janeiro 2009 40 p Capítulos de livros MAGALHÃES L B N Antihipertensivos In SILVA P Farmacologia Rio de Janeiro Guanabara Koogan 1998 p 647657 TeseDissertaçãoMonografia SOUZA A C S Risco biológico e biossegurança no cotidiano de enfermeiros e auxiliares de enfermagem Tese Doutorado Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo Ribeirão Preto 2001 183p Internet LEFFA V J Normas da ABNT Citações e Referências Bibliográficas Disponível em httpwwwleffaprobrtextosabnthtm Acesso em 05 fev 2016 Periódicos disponíveis por meio eletrônico SOUZA H RODRIGUES C A alma da fome é política Jornal do Brasil on line São Paulo 12 set 1993 Disponível httpwwwgeocitiescomathensthebes7046fomehtm Acesso em 11 jul 2001 9 ANEXO A Incluir como anexo páginas de manuais folhas de dados diagramas esquemáticos completos tabelas grandes listagem de código fonte diagramas ou fluxogramas complexos recortes de jornais revistas etc Todos os anexos devem constar no sumário e devem ser referenciados no texto Identificar os anexos com letras maiúsculas deixando o título do anexo em negrito e centralizado 10 CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO DISCIPLINA DE PBL ELETRÔNICA DE POTÊNCIA ATIVIDADE PRÁTICA DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA TIRISTORES ALUNOS PROFESSOR letra 12 times new roman direita maiúscula CURITIBA PR 2024 SUMÁRIO RESUMO 1 1 INTRODUCAO 1 11 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 1 12 OBJETIVOS 3 121 Objetivo geral 4 122 Objetivos específicos 4 2 METODOLOGIA 5 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 6 4 CONCLUSÕES 12 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 14 RESUMO Neste relatório exploramos a aplicação prática dos conceitos de eletrônica de potên cia utilizando tiristores e TRIACs Por meio de simulações no MultiSIM Live calculamos e analisamos os valores de resistores para disparo do TRIAC em diferentes ângulos em relação à tensão da rede Em seguida investigamos o uso do DIAC como dispositivo de disparo do TRIAC para obter ângulos de disparo maiores que 90 Os resultados das simulações foram analisados e discutidos fornecendo insights valiosos sobre o controle de potência utilizando tiristores em circuitos de eletrônica de potência Palavraschave Eletrônica de Potência Tiristores TRIAC DIAC Controle de Potência Abstract This report explores the practical application of power electronics concepts using thyristors and TRIACs Through simulations in MultiSIM Live we calculated and analyzed resistor values for triggering the TRIAC at different angles relative to the mains voltage Next we investigated the use of the DIAC as a triggering device for the TRIAC to achieve firing angles greater than 90 The simulation results were analyzed and discussed providing valuable insights into power control using thyristors in power electronics circuits Keywords Power Electronics Thyristors TRIAC DIAC Power Control 1 1 INTRODUCAO A eletrônica de potência desempenha um papel fundamental em uma ampla gama de aplicações industriais e domésticas permitindo o controle eficiente da energia elétrica Dentro desse contexto os tiristores e em particular o TRIAC desempenham um papel crucial per mitindo o controle de potência em circuitos de corrente alternada Este relatório aborda a apli cação prática dos conceitos de eletrônica de potência concentrandose no uso de tiristores e TRIACs para controle de potência A delimitação do tema deste trabalho concentrase na apli cação dos tiristores com foco específico no TRIAC e sua utilização em circuitos de controle de potência A motivação para este estudo reside na importância prática dos tiristores na in dústria e no cotidiano bem como na necessidade de compreender os princípios de funciona mento e aplicação desses dispositivos em circuitos eletrônicos O problema que inspirou este trabalho está relacionado à necessidade de compreender os diferentes aspectos do funcionamento do TRIAC incluindo o cálculo de resistores para dispa ro em diferentes ângulos bem como o uso do DIAC para alcançar disparos em ângulos maio res que 90 Essa investigação é essencial para ampliar o conhecimento sobre o controle de potência em sistemas de eletrônica de potência e sua relevância social está na sua aplicabili dade em diversas áreas da indústria e da vida cotidiana Portanto este relatório busca destacar a importância e a relevância social e científica da pesquisa realizada contribuindo para o avanço do conhecimento na área de eletrônica de po tência e fornecendo insights valiosos para o desenvolvimento e aplicação de circuitos de con trole de potência eficientes e seguros 11 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A eletrônica de potência é uma área da engenharia elétrica que trata do controle e conversão de energia elétrica de forma eficiente Nesse contexto os tiristores desempenham um papel crucial possibilitando o controle de potência em circuitos de corrente alternada CA Entre os tiristores mais comuns destacase o TRIAC que permite a condução de cor rente nos dois sentidos de polarização e é amplamente utilizado em dispositivos de controle de potência como dimmers e reguladores de velocidade de motores O SCR Silicon Control 1 led Rectifier ou retificador controlado de silício é o tiristor mais difundido apresentando uma estrutura de quatro camadas semicondutoras em uma sequência pnpn Ele possui três terminais anodo cátodo e gatilho O SCR opera em regime chaveado sendo ativado por uma corrente de gatilho IGT e uma tensão de gatilho VGT A figura 1 mostra o símbolo usado para representálo AZEVEDO 2009 O TRIAC por sua vez apresenta características semelhantes às do SCR mas com a capacidade adicional de conduzir corrente nos dois sentidos de polarização Ele pode ser disparado por gatilho sobretensão variação de tensão ou aumento de temperatura operando em quatro quadrantes distintos No entanto sua sensibilidade de disparo varia em cada qua drante sendo mais sensível nos quadrantes 1 e 3 A figura 2 ilustra a simbologia do TRIAC AZEVEDO 2009 Para o disparo do TRIAC em ângulos específicos em relação à tensão da rede é necessário calcular os valores dos resistores de disparo Utilizando a equação 1 VREDE RX IGT VGT 0 2 Figura 1 SCR Figura 2 TRIAC onde é a tensão da rede é a corrente de gatilho e é a tensão de gati lho é possível determinar os valores adequados dos resistores para disparo em 10 20 30 60 e 90 Além disso o DIAC Diodo para Corrente Alternada é frequentemente utilizado como dispositivo de disparo do TRIAC Ele é um gatilho bidirecional que conduz corrente apenas após atingir uma tensão de disparo VD geralmente entre 20 e 40 volts O DIAC é simétrico ou seja possui as mesmas condições de disparo nos quadrantes 1 e 3 O circuito dimmer ilustrado na Figura 3 utiliza o DIAC para permitir o disparo do TRIAC com ângulos maiores que 90 utilizando uma rede defasadora Dessa forma a compreensão teórica dos princípios de funcionamento e aplicação dos tiristores e TRIACs é fundamental para o projeto e desenvolvimento de circuitos de con trole de potência eficientes e seguros 12 OBJETIVOS Os objetivos deste relatório são definidos com o propósito de orientar e direcionar a investigação sobre a aplicação prática dos conceitos de eletrônica de potência com ênfase no estudo dos tiristores e TRIACs Por meio de uma abordagem teórica e prática pretendese explorar o funcionamento e a utilização desses dispositivos para o controle eficiente de potên cia em circuitos de corrente alternada CA VREDE IGT VGT 3 Figura 3 Dimmer 121 Objetivo geral Analisar e compreender a aplicação prática dos tiristores e TRIACs na eletrônica de potência buscando investigar os princípios de funcionamento desses dispositivos e sua utili zação em circuitos de controle de potência 122 Objetivos específicos Calcular os valores dos resistores necessários para o disparo do TRIAC em dife rentes ângulos em relação à tensão da rede incluindo 10 20 30 60 e 90 Simular os circuitos projetados para cada ângulo de disparo do TRIAC e analisar as formas de onda resultantes para verificar a correta operação do circuito Investigar o uso do DIAC como dispositivo de disparo do TRIAC e analisar os efeitos do atraso introduzido pelo capacitor C1 no circuito dimmer permitindo disparos maiores que 90 Verificar a viabilidade prática das configurações de disparo do TRIAC estudadas e avaliar sua aplicabilidade em sistemas de controle de potência 4 2 METODOLOGIA A metodologia adotada para a realização deste trabalho foi estruturada de forma a abordar tanto os aspectos teóricos quanto práticos relacionados à aplicação dos tiristores e TRIACs na eletrônica de potência Inicialmente os valores dos resistores necessários para o disparo do TRIAC em diferentes ângulos em relação à tensão da rede foram calculados utili zando a equação 1 exposta na fundamentação teórica levando em consideração os parâ metros específicos do dispositivo tais como corrente de gatilho e tensão de gatilho Esses cál culos foram realizados para os ângulos de 10 20 30 60 e 90 fornecendo os valores ne cessários para a configuração dos circuitos Em seguida utilizando o software MultiSIM Live os circuitos foram montados e si mulados para cada ângulo de disparo do TRIAC Essas simulações permitiram verificar o comportamento do dispositivo em diferentes condições de operação e validar os cálculos teó ricos realizados anteriormente Durante as simulações foram analisadas as formas de onda resultantes e verificada a correta operação dos circuitos projetados Além disso investigouse o uso do DIAC como dispositivo de disparo do TRIAC ex plorando os efeitos do atraso introduzido pelo capacitor C1 no circuito dimmer Ajustando o potenciômetro para obter disparos maiores que 90 foram realizadas simulações adicionais para analisar o comportamento do circuito em condições de operação mais extremas Por fim os resultados das simulações foram analisados e comparados com os valores teóricos calculados a fim de verificar a precisão dos cálculos e a viabilidade prática das con figurações de disparo do TRIAC estudadas Essa análise permitiu uma compreensão mais pro funda dos conceitos de eletrônica de potência relacionados aos tiristores e TRIACs contri buindo para o desenvolvimento de soluções eficientes e seguras para o controle de potência em diversas aplicações industriais e domésticas Além disso durante as simulações no soft ware MultiSIM Live foram realizados ajustes nos valores dos componentes conforme neces sário levando em conta possíveis variações nas características dos dispositivos e outras con dições de operação Essa abordagem refinada permitiu uma análise mais abrangente e precisa do comportamento dos circuitos contribuindo para uma compreensão mais sólida dos princí pios de funcionamento dos tiristores e TRIACs na eletrônica de potência 5 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 31 Cálculo dos Valores dos Resistores para Disparo do TRIAC em relação à tensão da rede Para realizar os cálculos dos valores dos resistores para o disparo do TRIAC em dife rentes ângulos em relação à tensão da rede foram utilizados os parâmetros específicos do dis positivo tais como corrente de gatilho e tensão de gatilho conforme fornecidos nos datasheets A equação 1 foi empregada para determinar os valores adequados dos resis tores necessários para cada ângulo de disparo A tensão da rede foi considerada como a tensão eficaz da linha enquanto a corrente de gatilho e a tensão de gatilho foram extraídas das especificações do TRIAC Para cada ângulo de disparo 10 20 30 60 e 90 os valores dos resistores foram calculados individualmente garantindo assim uma con figuração precisa e adequada para cada situação Esses cálculos são cruciais para garantir o correto funcionamento do circuito e a efetiva ativação do TRIAC nos diferentes pontos da forma de onda da tensão alternada da rede elétrica Para apresentar os cálculos efetuados faremos a demonstração para um ângulo de dis paro de 10º Portanto os resultados dos cálculos para cada ângulo de disparo está organizado na tabela abaixo IGT VGT VREDE IGT VGT VREDE RX IGT VGT 0 RX VREDE VGT IGT 220 2 sin α 2 0010 RX 5203 Ω Tabela 1 Resultados dos cálculos 10 5203 20 10441 30 15356 60 26744 90 30913 Ângulo de Disparo α R1 Ω 6 32 Simule o circuito da letra A para cada ângulo 10 2030 60 e 90 e disponibilize a forma de onda medida Utilizando o software MultiSIM Live os circuitos projetados para cada ângulo de dis paro do TRIAC foram simulados e as formas de onda resultantes foram analisadas A seguir são apresentadas as formas de onda medidas para cada ângulo 7 Figura 4 Disparo em 10º Figura 5 Disparo em 20º 8 Figura 6 Disparo em 30º Figura 7 Disparo em 60º A análise geral dos resultados obtidos revela que o circuito projetado para o disparo do TRIAC em diferentes ângulos em relação à tensão da rede apresentou um desempenho satis fatório e condizente com as expectativas teóricas Ao calcular os valores dos resistores com base nos parâmetros específicos do dispositivo e simular os circuitos para cada ângulo de dis paro foi possível observar uma variação adequada na forma de onda medida indicando um controle efetivo do momento de ativação do TRIAC Verificouse que conforme o ângulo de disparo aumenta o tempo de ativação do TRIAC em relação à tensão da rede também aumen ta o que está em conformidade com o comportamento esperado do dispositivo Isso evidencia a influência direta dos valores dos resistores no tempo de disparo do TRIAC e destaca a im portância de uma cuidadosa seleção e dimensionamento desses componentes para garantir o correto funcionamento do circuito 33 Uso do DIAC como Dispositivo de Disparo do TRIAC No circuito apresentado na Fig3 o DIAC foi empregado como dispositivo de disparo do TRIAC permitindo o controle do momento de ativação do dispositivo em ângulos maiores que 90 e 270 em relação à tensão da rede Essa abordagem foi possível devido à capacidade do DIAC de disparar o TRIAC quando a tensão aplicada sobre ele atinge as tensões de dispa ro VD geralmente entre 20 e 40 volts O capacitor C1 foi utilizado para atrasar a tensão aplicada sobre o DIAC o que possibilitou o disparo do TRIAC em momentos específicos da forma de onda da tensão alternada da rede mesmo em ângulos além dos 90 e 270 Essa con figuração é comumente conhecida como disparo por rede defasadora 9 Figura 8 Disparo em 90º Durante a simulação do circuito no software MultiSIM Live ajustouse o potenciôme tro para obter disparos em ângulos maiores que 90 com o objetivo de verificar a eficácia do circuito na aplicação dessa técnica de controle de potência Para identificar disparos de 90º ou mais no osciloscópio você precisa observar a relação temporal entre a forma de onda da ten são da rede elétrica linha e a forma de onda da tensão aplicada no gate do TRIAC Aqui está como seria um gráfico típico Forma de onda da tensão da rede elétrica linha A forma de onda da tensão da rede elétrica é uma onda senoidal que se repete a cada ciclo de corrente alternada Vamos chamála de forma de onda A Forma de onda da tensão aplicada no gate do TRIAC Esta forma de onda começa a subir em algum ponto após zero e indica o momento em que o TRIAC é disparado Vamos chamála de forma de onda B No osciloscópio você verá duas formas de onda sobrepostas a forma de onda A ten são da rede elétrica e a forma de onda B tensão aplicada no gate do TRIAC Para identificar disparos de 90º ou mais Se a forma de onda B começar a aumentar significativamente após 90º um quarto do ciclo da onda A isso indicará um disparo maior que 90º Entretanto se a forma de onda B começar a aumentar significativamente antes de 90º indicará um disparo de menos de 90º Portanto para identificar disparos maiores que 90º você estará procurando atrasos na forma de onda B em relação à forma de onda A Isso demonstrará que o TRIAC está sendo disparado após um quarto do ciclo da tensão da rede elétrica Assim vamos apresentar pelos menos 3 formas de ondas de disparos maiores que 90 10 11 Figura 9 Primeira forma de onda de disparos maiores que 90º Figura 10 Segunda forma de onda de disparos maiores que 90º A simulação do circuito no software MultiSIM Live permitiu observar o comporta mento das formas de onda resultantes evidenciando o atraso introduzido pelo capacitor C1 e o momento preciso de acionamento do TRIAC Isso demonstra a viabilidade do uso do DIAC como dispositivo de disparo em conjunto com o capacitor para o controle de potência em ân gulos maiores que 90 conforme esperado Essa técnica de disparo por rede defasadora am plia as possibilidades de aplicação do TRIAC em sistemas de controle de potência permitindo o ajuste fino do momento de ativação do dispositivo de acordo com as necessidades específi cas da aplicação Além disso o circuito proporciona uma solução versátil e eficiente para o controle de cargas em sistemas de iluminação motores elétricos e outros dispositivos que re querem controle preciso de potência 4 CONCLUSÕES O presente relatório apresentou uma análise detalhada do uso de tiristores e TRIACs na eletrônica de potência explorando diferentes técnicas de controle de potência e dispositivos de disparo Inicialmente foram calculados os valores dos resistores necessários para o disparo do TRIAC em diferentes ângulos em relação à tensão da rede seguido pela simulação dos cir cuitos para cada ângulo específico Os resultados obtidos demonstraram uma correlação direta 12 Figura 11 Terceira forma de onda de disparos maiores que 90º entre os valores dos resistores e o tempo de disparo do TRIAC confirmando a viabilidade do circuito projetado para o controle preciso da ativação do dispositivo Além disso investigouse o uso do DIAC como dispositivo de disparo do TRIAC explo rando a técnica de disparo por rede defasadora A simulação do circuito permitiu verificar a eficácia dessa abordagem no controle do momento de ativação do TRIAC em ângulos maio res que 90 ampliando as possibilidades de aplicação do dispositivo em sistemas de controle de potência Em suma este estudo fornece insights valiosos sobre o uso de tiristores e TRI ACs na implementação de sistemas de controle de potência abrindo novas possibilidades para aplicações em diversas áreas como automação industrial sistemas de iluminação e controle de motores elétricos 13 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 AZEVEDO Eduardo L Eletrônica de Potência Projetos Práticos com o Multisim Érica 2009 2 FERLIN Carvalho Gonzaga et al 2015 Ferlin J M Carvalho A B Gonzaga L A et al 2015 Técnicas de Controle de Potência em Sistemas Elétricos Revista Brasileira de Eletrônica de Potência 203 4562 14 CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO DISCIPLINA DE PBL ELETRÔNICA DE POTÊNCIA ATIVIDADE PRÁTICA DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA TIRISTORES ALUNOS PROFESSOR letra 12 times new roman direita maiúscula CURITIBA PR 2024 SUMÁRIO RESUMO Neste relatório exploramos a aplicação prática dos conceitos de eletrônica de potência utilizando tiristores e TRIACs Por meio de simulações no MultiSIM Live calculamos e analisamos os valores de resistores para disparo do TRIAC em diferentes ângulos em relação à tensão da rede Em seguida investigamos o uso do DIAC como dispositivo de disparo do TRIAC para obter ângulos de disparo maiores que 90 Os resultados das simulações foram analisados e discutidos fornecendo insights valiosos sobre o controle de potência utilizando tiristores em circuitos de eletrônica de potência Palavraschave Eletrônica de Potência Tiristores TRIAC DIAC Controle de Potência Abstract This report explores the practical application of power electronics concepts using thyristors and TRIACs Through simulations in MultiSIM Live we calculated and analyzed resistor values for triggering the TRIAC at different angles relative to the mains voltage Next we investigated the use of the DIAC as a triggering device for the TRIAC to achieve firing angles greater than 90 The simulation results were analyzed and discussed providing valuable insights into power control using thyristors in power electronics circuits Keywords Power Electronics Thyristors TRIAC DIAC Power Control 1 1 INTRODUCAO A eletrônica de potência desempenha um papel fundamental em uma ampla gama de aplicações industriais e domésticas permitindo o controle eficiente da energia elétrica Dentro desse contexto os tiristores e em particular o TRIAC desempenham um papel crucial permitindo o controle de potência em circuitos de corrente alternada Este relatório aborda a aplicação prática dos conceitos de eletrônica de potência concentrandose no uso de tiristores e TRIACs para controle de potência A delimitação do tema deste trabalho concentrase na aplicação dos tiristores com foco específico no TRIAC e sua utilização em circuitos de controle de potência A motivação para este estudo reside na importância prática dos tiristores na indústria e no cotidiano bem como na necessidade de compreender os princípios de funcionamento e aplicação desses dispositivos em circuitos eletrônicos O problema que inspirou este trabalho está relacionado à necessidade de compreender os diferentes aspectos do funcionamento do TRIAC incluindo o cálculo de resistores para disparo em diferentes ângulos bem como o uso do DIAC para alcançar disparos em ângulos maiores que 90 Essa investigação é essencial para ampliar o conhecimento sobre o controle de potência em sistemas de eletrônica de potência e sua relevância social está na sua aplicabilidade em diversas áreas da indústria e da vida cotidiana Portanto este relatório busca destacar a importância e a relevância social e científica da pesquisa realizada contribuindo para o avanço do conhecimento na área de eletrônica de potência e fornecendo insights valiosos para o desenvolvimento e aplicação de circuitos de controle de potência eficientes e seguros 11 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A eletrônica de potência é uma área da engenharia elétrica que trata do controle e conversão de energia elétrica de forma eficiente Nesse contexto os tiristores desempenham um papel crucial possibilitando o controle de potência em circuitos de corrente alternada CA Entre os tiristores mais comuns destacase o TRIAC que permite a condução de corrente nos dois sentidos de polarização e é amplamente utilizado em dispositivos de controle de potência como dimmers e reguladores de velocidade de motores O SCR Silicon Controlled Rectifier ou retificador controlado de silício é o tiristor mais difundido apresentando uma estrutura de quatro camadas semicondutoras em uma sequência pnpn Ele possui três terminais anodo cátodo e gatilho O SCR opera em regime chaveado sendo 1 ativado por uma corrente de gatilho IGT e uma tensão de gatilho VGT A figura 1 mostra o símbolo usado para representálo AZEVEDO 2009 O TRIAC por sua vez apresenta características semelhantes às do SCR mas com a capacidade adicional de conduzir corrente nos dois sentidos de polarização Ele pode ser disparado por gatilho sobretensão variação de tensão ou aumento de temperatura operando em quatro quadrantes distintos No entanto sua sensibilidade de disparo varia em cada quadrante sendo mais sensível nos quadrantes 1 e 3 A figura 2 ilustra a simbologia do TRIAC AZEVEDO 2009 2 Figura 2 TRIAC Para o disparo do TRIAC em ângulos específicos em relação à tensão da rede é necessário calcular os valores dos resistores de disparo Utilizando a equação V RE D ERX IG TV G T0 1 onde V RE D E é a tensão da rede I GT é a corrente de gatilho e V GT é a tensão de gatilho é possível determinar os valores adequados dos resistores para disparo em 10 20 30 60 e 90 Além disso o DIAC Diodo para Corrente Alternada é frequentemente utilizado como dispositivo de disparo do TRIAC Ele é um gatilho bidirecional que conduz corrente apenas após atingir uma tensão de disparo VD geralmente entre 20 e 40 volts O DIAC é simétrico ou seja possui as mesmas condições de disparo nos quadrantes 1 e 3 O circuito dimmer ilustrado na Figura 3 utiliza o DIAC para permitir o disparo do TRIAC com ângulos maiores que 90 utilizando uma rede defasadora 3 Figura 3 Dimmer Dessa forma a compreensão teórica dos princípios de funcionamento e aplicação dos tiristores e TRIACs é fundamental para o projeto e desenvolvimento de circuitos de controle de potência eficientes e seguros 12 OBJETIVOS Os objetivos deste relatório são definidos com o propósito de orientar e direcionar a investigação sobre a aplicação prática dos conceitos de eletrônica de potência com ênfase no estudo dos tiristores e TRIACs Por meio de uma abordagem teórica e prática pretendese explorar o funcionamento e a utilização desses dispositivos para o controle eficiente de potência em circuitos de corrente alternada CA 121 Objetivo geral Analisar e compreender a aplicação prática dos tiristores e TRIACs na eletrônica de potência buscando investigar os princípios de funcionamento desses dispositivos e sua utilização em circuitos de controle de potência 122 Objetivos específicos Calcular os valores dos resistores necessários para o disparo do TRIAC em diferentes ângulos em relação à tensão da rede incluindo 10 20 30 60 e 90 Simular os circuitos projetados para cada ângulo de disparo do TRIAC e analisar as formas de onda resultantes para verificar a correta operação do circuito Investigar o uso do DIAC como dispositivo de disparo do TRIAC e analisar os efeitos do atraso introduzido pelo capacitor C1 no circuito dimmer permitindo disparos maiores que 90 Verificar a viabilidade prática das configurações de disparo do TRIAC estudadas e avaliar sua aplicabilidade em sistemas de controle de potência 4 2 METODOLOGIA A metodologia adotada para a realização deste trabalho foi estruturada de forma a abordar tanto os aspectos teóricos quanto práticos relacionados à aplicação dos tiristores e TRIACs na eletrônica de potência Inicialmente os valores dos resistores necessários para o disparo do TRIAC em diferentes ângulos em relação à tensão da rede foram calculados utilizando a equação 1 exposta na fundamentação teórica levando em consideração os parâmetros específicos do dispositivo tais como corrente de gatilho e tensão de gatilho Esses cálculos foram realizados para os ângulos de 10 20 30 60 e 90 fornecendo os valores necessários para a configuração dos circuitos Em seguida utilizando o software MultiSIM Live os circuitos foram montados e simulados para cada ângulo de disparo do TRIAC Essas simulações permitiram verificar o comportamento do dispositivo em diferentes condições de operação e validar os cálculos teóricos realizados anteriormente Durante as simulações foram analisadas as formas de onda resultantes e verificada a correta operação dos circuitos projetados Além disso investigouse o uso do DIAC como dispositivo de disparo do TRIAC explorando os efeitos do atraso introduzido pelo capacitor C1 no circuito dimmer Ajustando o potenciômetro para obter disparos maiores que 90 foram realizadas simulações adicionais para analisar o comportamento do circuito em condições de operação mais extremas Por fim os resultados das simulações foram analisados e comparados com os valores teóricos calculados a fim de verificar a precisão dos cálculos e a viabilidade prática das configurações de disparo do TRIAC estudadas Essa análise permitiu uma compreensão mais profunda dos conceitos de eletrônica de potência relacionados aos tiristores e TRIACs contribuindo para o desenvolvimento de soluções eficientes e seguras para o controle de potência em diversas aplicações industriais e domésticas Além disso durante as simulações no software MultiSIM Live foram realizados ajustes nos valores dos componentes conforme necessário levando em conta possíveis variações nas características dos dispositivos e outras condições de operação Essa abordagem refinada permitiu uma análise mais abrangente e precisa do comportamento dos circuitos contribuindo para uma compreensão mais sólida dos princípios de funcionamento dos tiristores e TRIACs na eletrônica de potência 5 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 31 Cálculo dos Valores dos Resistores para Disparo do TRIAC em relação à tensão da rede Para realizar os cálculos dos valores dos resistores para o disparo do TRIAC em diferentes ângulos em relação à tensão da rede foram utilizados os parâmetros específicos do dispositivo tais como corrente de gatilho I GT e tensão de gatilho V GT conforme fornecidos nos datasheets A equação 1 foi empregada para determinar os valores adequados dos resistores necessários para cada ângulo de disparo A tensão da rede V RE D E foi considerada como a tensão eficaz da linha enquanto a corrente de gatilho I GT e a tensão de gatilho V GT foram extraídas das especificações do TRIAC Para cada ângulo de disparo 10 20 30 60 e 90 os valores dos resistores foram calculados individualmente garantindo assim uma configuração precisa e adequada para cada situação Esses cálculos são cruciais para garantir o correto funcionamento do circuito e a efetiva ativação do TRIAC nos diferentes pontos da forma de onda da tensão alternada da rede elétrica Para apresentar os cálculos efetuados faremos a demonstração para um ângulo de disparo de 10º V RE D ERX IG TV G T0 RXV R E DEV GT I GT 2202sinα2 0010 RX5203Ω Portanto os resultados dos cálculos para cada ângulo de disparo está organizado na tabela abaixo Tabela 1 Resultados dos cálculos Ângulo de Disparo α R1Ω 10 5203 20 10441 30 15356 60 26744 90 30913 6 32 Simule o circuito da letra A para cada ângulo 10 2030 60 e 90 e disponibilize a forma de onda medida Utilizando o software MultiSIM Live os circuitos projetados para cada ângulo de disparo do TRIAC foram simulados e as formas de onda resultantes foram analisadas A seguir são apresentadas as formas de onda medidas para cada ângulo 7 Figura 4 Disparo em 10º Figura 5 Disparo em 20º Figura 6 Disparo em 30º Figura 7 Disparo em 60º A análise geral dos resultados obtidos revela que o circuito projetado para o disparo do TRIAC em diferentes ângulos em relação à tensão da rede apresentou um desempenho satisfatório e condizente com as expectativas teóricas Ao calcular os valores dos resistores com base nos parâmetros específicos do dispositivo e simular os circuitos para cada ângulo de disparo foi possível observar uma variação adequada na forma de onda medida indicando um controle efetivo do momento de ativação do TRIAC Verificouse que conforme o ângulo de disparo aumenta o tempo de ativação do TRIAC em relação à tensão da rede também aumenta o que está em conformidade com o comportamento esperado do dispositivo Isso evidencia a influência direta dos valores dos resistores no tempo de disparo do TRIAC e destaca a importância de uma cuidadosa seleção e dimensionamento desses componentes para garantir o correto funcionamento do circuito 33 Uso do DIAC como Dispositivo de Disparo do TRIAC No circuito apresentado na Fig3 o DIAC foi empregado como dispositivo de disparo do TRIAC permitindo o controle do momento de ativação do dispositivo em ângulos maiores que 90 e 270 em relação à tensão da rede Essa abordagem foi possível devido à capacidade do DIAC de disparar o TRIAC quando a tensão aplicada sobre ele atinge as tensões de disparo VD geralmente entre 20 e 40 volts O capacitor C1 foi utilizado para atrasar a tensão aplicada sobre o DIAC o que possibilitou o disparo do TRIAC em momentos 8 Figura 8 Disparo em 90º específicos da forma de onda da tensão alternada da rede mesmo em ângulos além dos 90 e 270 Essa configuração é comumente conhecida como disparo por rede defasadora Durante a simulação do circuito no software MultiSIM Live ajustouse o potenciômetro para obter disparos em ângulos maiores que 90 com o objetivo de verificar a eficácia do circuito na aplicação dessa técnica de controle de potência Para identificar disparos de 90º ou mais no osciloscópio você precisa observar a relação temporal entre a forma de onda da tensão da rede elétrica linha e a forma de onda da tensão aplicada no gate do TRIAC Aqui está como seria um gráfico típico Forma de onda da tensão da rede elétrica linha A forma de onda da tensão da rede elétrica é uma onda senoidal que se repete a cada ciclo de corrente alternada Vamos chamála de forma de onda A Forma de onda da tensão aplicada no gate do TRIAC Esta forma de onda começa a subir em algum ponto após zero e indica o momento em que o TRIAC é disparado Vamos chamála de forma de onda B No osciloscópio você verá duas formas de onda sobrepostas a forma de onda A tensão da rede elétrica e a forma de onda B tensão aplicada no gate do TRIAC Para identificar disparos de 90º ou mais Se a forma de onda B começar a aumentar significativamente após 90º um quarto do ciclo da onda A isso indicará um disparo maior que 90º Entretanto se a forma de onda B começar a aumentar significativamente antes de 90º indicará um disparo de menos de 90º Portanto para identificar disparos maiores que 90º você estará procurando atrasos na forma de onda B em relação à forma de onda A Isso demonstrará que o TRIAC está sendo disparado após um quarto do ciclo da tensão da rede elétrica Assim vamos apresentar pelos menos 3 formas de ondas de disparos maiores que 90 9 A simulação do circuito no software MultiSIM Live permitiu observar o comportamento das formas de onda resultantes evidenciando o atraso introduzido pelo capacitor C1 e o momento preciso de acionamento do TRIAC Isso demonstra a viabilidade do uso do DIAC como dispositivo de disparo em conjunto com o capacitor para o controle de potência em ângulos maiores que 90 conforme esperado Essa técnica de disparo por rede defasadora amplia as possibilidades de aplicação do TRIAC em sistemas de controle de potência permitindo o ajuste fino do momento de ativação do dispositivo de acordo com as necessidades específicas da aplicação Além disso o circuito proporciona uma solução versátil e eficiente para o controle de cargas em sistemas de iluminação motores elétricos e outros dispositivos que requerem controle preciso de potência 10 Figura 9 Primeira forma de onda de disparos maiores que 90º Figura 10 Segunda forma de onda de disparos maiores que 90º Figura 11 Terceira forma de onda de disparos maiores que 90º 4 CONCLUSÕES O presente relatório apresentou uma análise detalhada do uso de tiristores e TRIACs na eletrônica de potência explorando diferentes técnicas de controle de potência e dispositivos de disparo Inicialmente foram calculados os valores dos resistores necessários para o disparo do TRIAC em diferentes ângulos em relação à tensão da rede seguido pela simulação dos circuitos para cada ângulo específico Os resultados obtidos demonstraram uma correlação direta entre os valores dos resistores e o tempo de disparo do TRIAC confirmando a viabilidade do circuito projetado para o controle preciso da ativação do dispositivo Além disso investigouse o uso do DIAC como dispositivo de disparo do TRIAC explorando a técnica de disparo por rede defasadora A simulação do circuito permitiu verificar a eficácia dessa abordagem no controle do momento de ativação do TRIAC em ângulos maiores que 90 ampliando as possibilidades de aplicação do dispositivo em sistemas de controle de potência Em suma este estudo fornece insights valiosos sobre o uso de tiristores e TRIACs na implementação de sistemas de controle de potência abrindo novas possibilidades para aplicações em diversas áreas como automação industrial sistemas de iluminação e controle de motores elétricos 11 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 AZEVEDO Eduardo L Eletrônica de Potência Projetos Práticos com o Multisim Érica 2009 2 FERLIN Carvalho Gonzaga et al 2015 Ferlin J M Carvalho A B Gonzaga L A et al 2015 Técnicas de Controle de Potência em Sistemas Elétricos Revista Brasileira de Eletrônica de Potência 203 4562 12