Relatório Eletronica de Potencia

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER 
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA 
BACHARELADO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO 
DISCIPLINA DE PBL – FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA 
 
 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
LUCAS ELIAS GAIPO 
PROFA. MA. ELIANE SILVA CUSTÓDIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CARMO DA MATA - MG 
2023 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
RESUMO .................................................................................................................................... i 
1 INTRODUCAO ................................................................................................................ 1 
1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ......................................... Erro! Indicador não definido. 
1.2 OBJETIVOS ................................................................................................................... 1 
1.2.1 Objetivo geral ......................................................................................................... 1 
1.2.2 Objetivos específicos .............................................................................................. 2 
2 METODOLOGIA ............................................................................................................. 2 
2.1 EQUAÇÕES ....................................................................................................................... 3 
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................................... 3 
4 CONCLUSÕES ............................................................................................................... 11 
 
 
 
 
i 
 
RESUMO 
Este trabalho tem como objetivo aplicar os conceitos de Eletrônica de Potência 
em experimentos práticos utilizando tiristores. Tiristores são dispositivos semicondu-
tores amplamente utilizados na área de Eletrônica de Potência. O tiristor mais comu-
mente utilizado é o Retificador Controlado de Silício (SCR), que muitas vezes é cha-
mado simplesmente de tiristor. Outros componentes, como SCR ativado por luz 
(LASCR), tiristor bidirecional triodo (TRIAC), diodo para corrente alternada (DIAC), 
tiristor de desligamento de porta (GTO), tiristor controlado por MOS (MCT) e transis-
tor bipolar de porta isolada (IGBT), compartilham uma estrutura básica semelhante. 
Esta atividade prática envolve experimentos práticos usando o simulador de 
circuito online MultiSIM Live para explorar a funcionalidade e aplicação dos tiristo-
res. Um circuito de controle de onda completa usando um TRIAC é apresentado como 
exemplo. O trabalho tem como foco a compreensão dos mecanismos de disparo dos 
tiristores, operação em diferentes quadrantes e aplicações práticas dos tiristores em 
Eletrônica de Potência. 
Ao fornecer um contexto prático para o conhecimento teórico adquirido na dis-
ciplina de Eletrônica de Potência, este trabalho visa aprimorar a compreensão e a pro-
ficiência no trabalho com tiristores e outros dispositivos semicondutores de potência. 
 
 
Palavras-chave: Eletrônica de Potência, Simulação de Circuitos, Experimentos em Eletrônica 
de Potência, Disparo de Tiristores, Aplicação Prática. 
 
Abstract: This work aims to apply the concepts of Power Electronics in practical experiments 
using thyristors. Thyristors are semiconductor devices widely used in the field of Power Elec-
tronics. The most commonly used thyristor is the Silicon Controlled Rectifier (SCR), which is 
often referred to simply as a thyristor. Other components, such as the Light Activated SCR 
(LASCR), Triode Bidirectional Thyristor (TRIAC), Diode for Alternating Current (DIAC), 
Gate Turn-Off Thyristor (GTO), MOS-Controlled Thyristor (MCT), and Insulated Gate Bipolar 
Transistor (IGBT), share a similar basic structure. 
 
This practical activity involves hands-on experiments using the MultiSIM Live online circuit 
simulator to explore the functionality and application of thyristors. A full-wave control circuit 
using a TRIAC is presented as an example. The work focuses on understanding thyristor tri-
ggering mechanisms, operation in different quadrants, and practical applications of thyristors 
in Power Electronics. 
 
 
 
ii 
 
By providing a practical context for the theoretical knowledge acquired in the Power Electro-
nics course, this work aims to enhance comprehension and proficiency in working with thyris-
tors and other power semiconductor devices. 
Keywords: Power Electronics, Circuit Simulation, Power Electronics Experiments, Thyristor 
Triggering, Practical Application.
 
 
1 
 
1 INTRODUCAO 
Nesta atividade prática de eletrônica de potência, exploraremos o uso de tiristores, dispo-
sitivos semicondutores chaveados. Utilizaremos o simulador online de circuitos MultiSIM Live 
para realizar os experimentos. A ênfase estará nos tiristores, com destaque para o TRIAC (ti-
ristor triodo bidirecional). Vamos analisar diferentes modos de disparo e entender como podem 
ser aplicados em sistemas elétricos para controle de carga. 
1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
O TRIAC (tiristor triodo bidirecional) é um componente semicondutor utilizado na 
eletrônica de potência para controlar dispositivos em circuitos de corrente alternada (AC). Sua 
estrutura consiste em quatro camadas semicondutoras que permitem a condução bidirecional 
de corrente quando disparado por uma corrente de gatilho. O TRIAC opera em quatro quadran-
tes, com diferentes condições de disparo em cada um. É amplamente aplicado em circuitos de 
controle de potência, como o controle de luminosidade de lâmpadas incandescentes e o ajuste 
de velocidade de motores elétricos. Conhecer sua operação é essencial para compreender a ati-
vidade prática a ser realizada. 
1.2 OBJETIVOS 
O objetivo deste trabalho é analisar e verificar a aplicação prática dos princípios da ele-
trônica de potência, com ênfase no controle de dispositivos elétricos em circuitos de corrente 
alternada (AC), por meio da realização de experimentos práticos. O foco está em compreender 
como os conceitos teóricos se traduzem em aplicações reais. Além de analisar os resultados dos 
experimentos para verificar a eficácia do controle por dispositivos semicondutores, comparando 
os resultados práticos com as expectativas teóricas. 
 
1.2.1 Objetivo geral 
Este trabalho tem como objetivo explorar os princípios fundamentais da eletrônica de 
potência, enfocando o controle de dispositivos elétricos em circuitos de corrente alternada (AC). 
 
 
2 
 
1.2.2 Objetivos específicos 
Para atingir o objetivo geral, propomos os seguintes objetivos específicos: 
 
• Analisar o funcionamento dos dispositivos semicondutores em circuitos de corrente 
alternada para compreender os princípios subjacentes. 
• Verificar as diferentes condições de disparo dos dispositivos semicondutores e como 
elas afetam o controle de dispositivos elétricos. 
• Examinar as aplicações práticas dos dispositivos semicondutores, concentrando-se em 
sistemas de iluminação. 
• Avaliar a eficácia do controle de dispositivos elétricos por meio de dispositivos semi-
condutores após a realização de experimentos práticos. 
2 METODOLOGIA 
Para a realização dos experimentos, optamos por utilizar o simulador online de circuitos 
MultiSIM Live, escolhido devido à sua acessibilidade e capacidade de simular circuitos eletrô-
nicos complexos. Este simulador foi selecionado por ser uma ferramenta adequada para explo-
rar os conceitos de eletrônica de potência de maneira prática. 
Conduzimos os experimentos de acordo com os procedimentos predefinidos, criando 
circuitos que envolviam o controle de dispositivos elétricos, como lâmpadas, usando o TRIAC. 
Configuramos as conexões elétricas conforme as especificações do circuito e aplicamos as con-
figurações necessárias no simulador. 
Comparamos os resultados práticos dos experimentos com os conceitos teóricos previ-
amente estudados, destacando quaisquer discrepâncias ou desviosdas previsões teóricas, 
mesmo que não houve. 
É importante observar que a metodologia estava restrita às capacidades e configurações 
oferecidas pelo simulador MultiSIM Live, e as condições do mundo real podem variar. Essas 
limitações foram levadas em consideração ao interpretar os resultados. 
Todos os procedimentos e resultados foram minuciosamente documentados, incluindo 
a preparação de relatórios detalhados de laboratório para cada experimento, garantindo a ras-
treabilidade e a transparência do trabalho realizado. 
 
 
 
3 
 
2.1 EQUAÇÕES 
Para a realização deste trabalho, foi necessário a utilização da seguinte equação: 
 
𝑉𝑟𝑒𝑑𝑒 − 𝑅𝑋 ∗ 𝐼𝐺𝑇 − 𝑉𝐺𝑇 = 0 
 (1) 
RX = 
Vrede –VGT
IGT
 
 
 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Esta seção tem como objetivo apresentar e analisar os resultados obtidos a partir dos 
experimentos realizados no âmbito da eletrônica de potência. Ao longo deste trabalho, explo-
ramos os princípios da eletrônica de potência, com foco no controle de dispositivos elétricos 
em circuitos de corrente alternada, por meio da aplicação prática de conceitos teóricos. Os re-
sultados aqui discutidos refletem o impacto e a eficácia desses experimentos na compreensão e 
na aplicação desses princípios na prática. A análise cuidadosa desses resultados fornecerá in-
sights valiosos e contribuições para a área da eletrônica de potência. 
 
Atividade 1: Observe o circuito a seguir da Figura 8: 
 
 
 
4 
 
 
Figura 1: Atividade 1 
 
Verificando no datasheet do TRIAC temos IGT = 10 mA e VGT = 2,0 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. 
• Disparo em 10°: 
RX = 
Vrede –VGT
IGT
 = 
220∗ √2 ∗ sen(10°) − 2 
0.010
 
 
RX = 5202 Ω 
 
 
• Disparo em 20°: 
RX = 
Vrede –VGT
IGT
 = 
220∗ √2 ∗ sen(20°) − 2 
0.010
 
 
RX = 10441Ω 
 
 
• Disparo em 30°: 
RX = 
Vrede –VGT
IGT
 = 
220∗ √2 ∗ sen(30°) − 2 
0.010
 
 
RX = 15356Ω 
 
 
5 
 
 
 
• Disparo em 60°: 
RX = 
Vrede –VGT
IGT
 = 
220∗ √2 ∗ sen(60°) − 2 
0.010
 
 
RX = 26744Ω 
 
• Disparo em 90°: 
RX = 
Vrede –VGT
IGT
 = 
220∗ √2 ∗ sen(90°) − 2 
0.010
 
 
RX = 30913Ω 
 
Preencha a tabela com os outros valores calculado através da fórmula dada: 
 
Ângulos de Disparo (α) R1 (Ω) 
10° 5203 
20° 10441 
30° 15356 
60° 26744 
90° 30913 
Tabela 1:valores calculados 
b) Simule o circuito da letra A para cada ângulo (10°, 20°,30°, 60° e 90°) e disponibi-
lize a forma de onda medida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
• Disparo em 10°: 
 
Figura 2: Resultado do disparo 10° 
 
 
• Disparo em 20°: 
 
Figura 3:Resultado disparo 20° 
 
 
 
 
7 
 
 
 
• Disparo em 30°: 
 
Figura 4: Resultado disparo 30° 
 
 
• Disparo em 60°: 
 
Figura 5:Resultado disparo 60° 
 
 
 
 
 
 
8 
 
 
 
• Disparo em 90°: 
 
Figura 6:Resultado disparo 90° 
 
c) Um DIAC é um diodo de corrente alternada. Geralmente ele é utilizado como dis-
positivo de disparo do TRIAC. Basicamente, trata-se de um TRIAC sem gatilho. 
Portanto, ele só dispara quando a tensão aplicada sobre ele atinge as tensões de dis-
paro VD. Geralmente este valor se encontra entre 20 e 40 volts. Trata-se 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 7. Neste contexto 
analise o circuito a seguir: 
 
Figura 7: atividade C 
 
 
9 
 
O capacitor C1 atrasa a tensão aplicada sobre o DIAC. Então, é comum dizer que se 
trata de disparo por rede defasadora. Portanto, torna-se possível disparar o TRIAC com ângu-
los 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). 
Ajuste o potenciômetro para conseguir disparos maiores que 90°, salve a tela do oscilos-
cópio do Multisim e copie no seu relatório. Colocar pelos menos 3 formas de ondas de dispa-
ros maiores que 90° no relatório. Na figura deve estar claro o valor medido com os cursores 
 
• Potenciômetro em 45%: 
 
Figura 8: potenciômetro em 45% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
• Potenciômetro em 55%: 
 
Figura 9: potenciômetro em 55% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
• Potenciômetro em 60%: 
 
Figura 10: potenciômetro em 60% 
 
 
 
 
4 CONCLUSÕES 
 
A realização desta atividade prática permitiu uma abordagem hands-on dos princípios da 
eletrônica de potência, com ênfase no controle de dispositivos elétricos em circuitos de corrente 
alternada. Ao explorar os experimentos com dispositivos semicondutores, como o TRIAC, pu-
demos aplicar os conceitos teóricos em cenários práticos, analisando como esses dispositivos 
influenciam o funcionamento de sistemas elétricos. 
 
 
12 
 
Os resultados obtidos nas simulações revelaram a eficácia do controle de dispositivos elé-
tricos, como lâmpadas por exemplo, por meio do TRIAC em diferentes cenários. A análise 
desses resultados nos permitiu comparar as observações práticas com as expectativas teóricas, 
identificando desafios e oportunidades para melhorar o desempenho. 
Além disso, destacou-se a importância da documentação rigorosa e da validação dos resul-
tados para garantir a confiabilidade das conclusões. Este trabalho contribuiu para um maior 
entendimento da eletrônica de potência e sua aplicação na prática, oferecendo uma base sólida 
para futuras pesquisas e aplicações nessa área dinâmica e essencial da engenharia elétrica.