AULA PRÁTICA 01

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AULA PRÁTICA 01
CONTROLE POR FASE
Objetivos:
Estudo do Circuito Integrado TCA785
Controle por fase utilizando um TRIAC
Introdução:
Nesta aula prática iremos projetar um circuito para controle da tensão eficaz em uma carga resistiva. Este circuito é normalmente utilizado para controlar a intensidade luminosa de uma lâmpada (“dimmer”) ou a temperatura de um forno elétrico resistivo e é também conhecido na literatura técnica como gradador. Para tal, utilizaremos como dispositivo de potência um Triac e o circuito integrado TCA785 para comando deste dispositivo.
O estágio de potência é apresentado na figura 1 e a forma de onda da tensão sobre a carga é mostrada na figura 2 para um ângulo de disparo (o. O circuito RC em paralelo com o Triac evita sobretensões nos seus terminais.
Figura 1: Estágio de potência de um dimmer
Exercício: Deduzir a expressão da tensão eficaz de saída em função do ângulo de disparo (o para uma carga resistiva. A tensão da rede é Vmaxsin((t). 
Traçar um gráfico:
Tensão eficaz de saída x Ângulo de disparo;
Potência de saída x Ângulo de disparo;
Figura 2: Tensão da rede e tensão de saída sobre a carga.
Um circuito de controle por fase, para gradador ou retificador deve efetuar as seguintes funções:
Sincronismo com a rede;
Geração dos pulsos de disparo e amplificação e
Isolamento elétrico.
O ângulo de disparo para o Triac é definido pela comparação de uma tensão de referência contínua com uma dente de serra. A dente de serra deve ser sincronizada com a rede e para garantir-se este sincronismo é necessária informação dos instantes de passagem por zero da tensão da rede. A tensão da rede é amostrada pelo circuito detetor de passagem por zero, e é denominada de tensão de sincronismo. 
O isolamento elétrico possui dupla função. A primeira delas é garantir o isolamento entre os estágios de potência (em geral de tensão elevada) e os circuitos de comando e controle (em geral de baixa tensão) garantindo assim a segurança do operador. Em algumas situações pode-se abrir mão da utilização do isolamento elétrico em função de diminuição de custos (p.e. dimmer residencial). A segunda função é comandar dispositivos em estruturas onde as correntes de comando devem circular por circuitos diferentes como p.e. em retificadores controlados. Neste caso a utilização de isolamento elétrico é obrigatória. Normalmente o isolamento elétrico pode ser feito com transformador de pulso ou acoplador ótico.
O circuito de controle TCA 785:
Exercício: Estudar o funcionamento do TCA785, em anexo. Verificar os exemplos de aplicação no final do “data sheet”.
Transformador de Pulso:
Suponhamos que num determinado instante seja aplicado um pulso de amplitude E em um transformado de pulso. O fluxo no primário do transformador cresce linearmente conforme a equação abaixo:
onde: 	N é o número de espiras no primário do transformador e
	AC é a seção reta do transformador.
A máxima densidade de fluxo no núcleo do transformador deve ser inferior à aquela da saturação do material utilizado na construção do transformador. Como o número de espiras e a seção do núcleo são constantes, para evitar-se a saturação do circuito magnético não se deve exceder o produto Tensão x Duração do Pulso nominal do Transformador.
Quando o pulso é retirado, é necessário desmagnetizar-se o transformador, ou seja o fluxo no transformador deve ser anulado antes de reaplicar-se um novo pulso no transformador. 
O núcleo dos transformadores de pulso são normalmente de ferrite, já que este material apresenta menores perdas de Histerese e Foucalt em alta freqüência, e a densidade de saturação do ferrite é de 0,32T. Os transformadores disponíveis no laboratório são de 100V/(s e a relação de transformação de 1:1.
Se houver necessidade de aplicar-se um pulso tal que o produto Tensão * Duração do Pulso exceda o valor nominal do transformador deve-se aplicar ao transformador um trem de pulsos. A placa de comando de tiristores desenvolvida no Laboratório de Eletrônica de Potência da UFMG utiliza um CI 555 funcionando como oscilador ástavel gatilhado. Quando a entrada de “reset” do 555 estiver em nível lógico “0”, a saída do 555 é inibida e nenhum pulso é aplicado ao transformador. Entretanto, quando a entrada estiver em nível lógico “1” a saída é habilitada e um trem de pulsos é aplicado ao transformador.
A figura 3 apresenta o diagrama típico de comando de um transformador de pulso. O resistor R tem dupla função: a primeira é limitar a corrente no gatilho do tiristor e no primário do transformador, case este sature e a segunda é acelerar a desmagnetização do transformador.
Figura 3: Circuito típico de disparo de um tiristor.
Desenvolvimento de um Dimmer:
Projetar e montar em um protoboard um circuito de comando para o circuito da figura 1 utilizando o TCA785. A amplitude da forma de onda da dente de serra deverá ser de 10V, respeitando-se os valores máximos e mínimos do resistor do pino 9 e do capacitor do pino 10 do TCA 785
A tensão de sincronismo, que irá ao pino 5 do TCA 785, é fornecida por um transformador com secundário de 7,5Veff. Lembrar do resistor limitador de corrente.
Os pulsos de saída devem obrigatóriamente serem isolados através de um transformador de pulso. Observar a presença de um resistor limitador de corrente em série com o transformador bem como o circuito de desmagnetização do transformador.
A corrente máxima de saída do TCA (pinos 14 e 15) é de 300mA. Projetar um circuito amplificador do pulso de saída do TCA.
Observar as formas de onda da tensão na dente de serra (pino 10), da entrada de controle do TCA (pino 11), da saída (pinos 14 e 15).
Observar a forma de onda da tensão sobre a carga para diferentes ângulos de disparo.
Observar a forma de onda da tensão sobre o Triac.
ATENÇÃO A CONEXÃO DOS TERRAS DOS 2 CANAIS DO OSCILOSCÓPIO
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