ATIVIDADE PRÁTICA ELETRÔNICA DE POTÊNCIA

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER 
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA 
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA 
DISCIPLINA DE – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA 
 
 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA ELETRÔNICA DE POTÊNCIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALUNO: RAIMUNDO AFONSO DE OLIVEIRA JUNIOR 
PROFESSOR: ME. ELIANE SILVA CUSTÓDIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PICOS - PI 
2022 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
RESUMO .................................................................................................................................... i 
1 INTRODUCAO ................................................................................................................ 1 
1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .......................................................................................... 1 
1.2 OBJETIVOS ................................................................................................................... 6 
1.2.1 Objetivo geral ......................................................................................................... 6 
1.2.2 Objetivos específicos .............................................................................................. 6 
2 METODOLOGIA ............................................................................................................. 6 
4 CONCLUSÕES ............................................................................................................... 10 
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 10 
 
 
 
 
i 
 
RESUMO 
 
Essa atividade tem como intuito colocar em prática todos os conceitos abordados na 
disciplina de eletrônica de potência, aplicando uma atividade prática usando tiristores, compo-
nentes amplamente usados na indústria na área de eletrônica de potência. Assim como simular 
os mesmos utilizando o simulador online de circuitos MultiSim Live. 
 
Palavras-chave: Eletrônica de potência, Tiristores, Industria e MultiSim. 
 
Abstract: This activity aims to put into practice all the concepts covered in the discipline of 
power electronics, applying a practical activity using thyristors, components widely used in the 
industry in the area of power electronics. As well as simulating them using the MultiSim Live 
online circuit simulator. 
 
Keywords: Power electronics, Thyristors, Industry and MultiSim. 
 
 
 
1 
 
1 INTRODUCAO 
Tiristores ou retificadores controlados de silício (SCR), como às vezes são conhecidos, 
podem parecer componentes eletrônicos incomuns de várias maneiras, mas são particularmente 
úteis para controlar circuitos de energia. Estes componentes eletrônicos são usados para muitas 
aplicações de controle de potência, geralmente onde os níveis de corrente e tensão são relativa-
mente altos. Os tiristores também podem ser usados em aplicações de baixa potência, incluindo 
controle de luz, bem como para proteção de fontes de alimentação e muitas outras aplicações. 
Os tiristores são simples de usar e baratos de comprar, tornando-os uma opção ideal para muitos 
circuitos. 
Os tiristores são usados em muitas áreas da eletrônica onde encontram usos em uma 
variedade de aplicações diferentes, podendo ser destacada a aplicação na indústria, como são 
capazes de comutar altas tensões e suportar tensões reversas, tornando-os ideais para aplicações 
de comutação eletrônica, especialmente em cenários de CA. 
Essa atividade tem como intuito simular este componente eletrônico e aplicar com isto 
todo o conhecimento da disciplina de eletrônica de potência. 
1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
O nome tiristor engloba uma família de dispositivos semicondutores que operam em 
regime chaveado, tendo em comum uma estrutura de 4 camadas semicondutoras numa sequên-
cia p-n-p-n, 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 co-
mutável 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 tiris-
tores 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 mos-
tra o símbolo usado para representá-lo. 
 
 
 
2 
 
 
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 com-
portamento 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. 
 
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. 
 
 
 
3 
 
A Figura 4 mostra a curva característica real 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. 
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 anti-paralelo, 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 qua-
drantes. Tomando-se 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. 
 
 
4 
 
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 qua-
drantes de operação de um TRIAC. 
 
No 1° e 3° quadrantes, obtêm-se maior sensibilidade de disparo para o TRIAC em rela-
ção 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. 
 
 
 
 
5 
 
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 dispa-
ros. Para isso, vamos considerar que a queda de tensão típica de disparoentre G e MT1 é VGT 
= 1,2 V. 
 
Portanto, o TRIAC irá disparar em 1,13° (1° quadrante) e em 181,13° (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 incandes-
cente) 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. 
 
 
 
 
6 
 
1.2 OBJETIVOS 
1.2.1 Objetivo geral 
Essa atividade tem como intuito colocar em prática todos os conceitos abordados na 
disciplina de eletrônica de potência, aplicando uma atividade prática usando tiristores. 
 
1.2.2 Objetivos específicos 
 Calcular os valores do resistor fixo R1 para disparo do TRIAC em 10°, 20°, 30°, 
60° e 90° em relação à tensão da rede; 
 
 Simular o circuito da figura 8 para cada ângulo (10°, 20°,30°, 60° e 90°) e disponi-
bilize a forma de onda medida. 
 
 
2 METODOLOGIA 
Através do simulador online MultiSim, fazer a simulação do circuito abaixo e expressar 
os cálculos teóricos. 
 
 
 
7 
 
Verificando no datasheet do TRIAC temos IGT = 10 mA e VGT = 2,0 V 
A) Calcular os valores do resistor fixo R1 para disparo do TRIAC em 10°, 20°, 30°, 60° 
e 90° em relação à tensão da rede através da equação abaixo: 
 
𝑅𝑥 = 
𝑉𝑟𝑚𝑠 ∗ √2 ∗ sen(𝜃) − 2 
𝐼𝐺𝑇
 
 
Para 10°: 
𝑅𝑥 = 
220 ∗ √2 ∗ sen(10) − 2 
0,010
 = 5202,66 𝛺 𝑜𝑢 5,20𝐾𝛺 
 
Para 20°: 
𝑅𝑥 = 
220 ∗ √2 ∗ sen(20) − 2 
0,010
 = 10441,17 𝛺 𝑜𝑢 10,44𝐾𝛺 
 
Para 30°: 
𝑅𝑥 = 
220 ∗ √2 ∗ sen(30) − 2 
0,010
 = 15356,35 𝛺 𝑜𝑢 15,36𝐾𝛺 
 
Para 60°: 
𝑅𝑥 = 
220 ∗ √2 ∗ sen(60) − 2 
0,010
 = 26744,39 𝛺 𝑜𝑢 26,74𝐾𝛺 
 
Para 90°: 
𝑅𝑥 = 
220 ∗ √2 ∗ sen(90) − 2 
0,010
 = 30912,70 𝛺 𝑜𝑢 30,91𝐾𝛺 
 
B) Simular o circuito para cada ângulo (10°, 20°,30°, 60° e 90°) e disponibilize a forma 
de onda medida: 
 
Para 10º: 
 
 
 
8 
 
 
 
Para 20º: 
 
 
 
Para 30º: 
 
 
 
9 
 
 
 
Para 60º: 
 
 
 
Para 90º: 
 
 
 
10 
 
 
 
3 CONCLUSÕES 
 
Nos experimentos desta atividade prática, podemos observar o comportamento dos tiri-
tares, sua operação de chaveamento, bem como as curvas de defasagem nos modos de disparos 
em certas aplicações nos circuitos. Com o Multisim, foi possível fazer as simulações com com-
ponentes como DIAC, TRIAC, Resistores e Capacitores e plotar os gráficos com as operações. 
4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ALMEIDA, J. L. A. Dispositivos semicondutores: tiristores, controle de potência em CC e 
CA. 12. ed. São Paulo: Érica, 2009. 
NATIONAL INSTRUMENTS. Simulador online de circuitos MultiSIM Live. Disponível 
em: < https://www.multisim.com/content/g3AZA4pnr53yxFfNvyPALb/triac1/open/ >. 
Acesso em: 19 nov. 2022.