AP ELETRONICA DE POTENCIA2

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO
DISCIPLINA DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
 
ATIVIDADE PRÁTICA DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
 
SUMÁRIO
RESUMO..................................................................................................................................................................I
1 INTRODUÇÃO....................................................................................................................................................1
2 METODOLOGIA................................................................................................................................................2
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO.........................................................................................................................9
4 CONCLUSÕES..................................................................................................................................................10
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................................................................10
RESUMO
Tal trabalho fica como pré-requisito para o aprofundamento de sistemas de potência,
os quais têm vasta utilização na eletrônica, principalmente a aplicação em circuitos elétricos
de tiristores, os quais serão responsáveis pelo chaveamento e condição de passagem da cor-
rente elétrica para alimentação de componentes inerentes, contidos nos próprios circuitos (in-
dutores, capacitores, cargas resistivas, dentre outros). Outro fator importante a ser levado em
consideração é de que todas as simulações serão via software “Multisim”, que para nos estu-
dantes iniciantes é vital para que se evite qualquer possibilidade de erro de montagem/calculo,
culminando desta forma em possíveis danos como a perca de componentes e/ou ferramentas
de medição. 
Palavras-chave: Tiristores, Multisim, Simulação de circuitos elétricos.
i
1 INTRODUÇÃO 
1.1 Delimitação do tema
A cerca do andamento dessa atividade, abordaremos a real necessidade de se ter um con-
trole efetivo sob cargas que são implementadas nos circuitos propostos, cujo controle se dará
através de manipulação elétrica no gatilho (porta) do tiristor; onde a aplicação deste tipo de
componente em circuitos é muito eficiente, já que seus conceitos físicos têm grande prepon-
derância no que tange as características apresentadas pelo componente (alta capacidade de su-
prir grandes correntes nos terminais Anodo e Catodo). Mesmo com os avanços tecnológicos
ele ainda tem vasta utilização, seja em projetos já consolidados como em novos projetos de
aparelhos para diversas aplicações.
1.2 Objetivos
Seguir as recomendações contidas na AP enviada, as quais testam os conhecimentos vis-
tos em aula a fim de aperfeiçoar a habilidade em utilizar, analisar e tirar conclusões quanto
aos resultados obtidos nas simulações.
1.3 Objetivos específicos
Avaliar as curvas características do Triac contido no circuito, e visualizar em qual mo-
mento a porta do Triac é acionada, se condiz com os valores calculados através de fórmulas
apresentadas na disciplina.
1.4 Fundamentação Teórica
A aplicação dos estudos em semicondutores se compreende basicamente no controle de
atuação das junções PNPN existente na composição dos materiais contidos na fabricação dos
tiristores, ela se baseia na máxima química que diz que na dopagem entre elementos químicos
onde se gera a sobra de elétrons da camada de valência, esse se torna um material tipo N, e na
dopagem entre elementos químicos onde se gera a falta de elétrons, esse se torna um material
tipo P; e a junção destes dois materiais denomina-se de junção PN, que é o elemento principal
formador do Triac (Marcelo Wendling, 2011). O Triac é a união inversa de dois SCR’s, onde
1
suas portas são ligadas em antiparalelo (figura 1), o que proporciona que em corrente alterna-
da ele conduza em ambos os sentidos o fluxo de elétrons, e desta forma, quando excitado o
componente através de uma fonte de tensão, esses elétrons e lacunas ficam concentrados
próximos a junção PN, quando a força de atração entre os mesmos é vencida há a sobreposi-
ção da junção e os elétrons procuram as lacunas para se alocarem, e isso ocasiona o fluxo de
corrente sob o componente.
Figura 1:
Fonte: Prof. Edgar Zuim
Especificamente os dois componentes semicondutores (Diac e Triac), pelo fato de serem
chaveadores elétricos, tem suas funções distintas, o Diac (gatilho bidirecional) usualmente é
utilizado para acionar o Triac, a partir de uma certa tensão de disparo (geralmente 30V) apli-
cada no anodo passa a conduzir a corrente saindo no catodo e chegando na porta do Triac, e
esse por sua vez acionado, cede passagem da corrente elétrica do anodo ao catodo operando
chaveadamente o componente final. O Diac não tem porta, apenas anodo e catodo, são utiliza-
dos para essa função pela simetria da sua curva característica, que por sua vez, trás maior con-
fiabilidade no sinal à porta do Triac (Nova Eletrônica, 2017).
2 METODOLOGIA
O primeiro exercício traz um circuito montado onde se tem vazão à corrente que passa
por um resistor de 47Ω limitador de corrente da porta do Triac, paralelo a esse Triac há um
circuito Snubber composto por um capacitor e resistor, a fim de manter estáveis as saídas do
Triac contra ações de transientes provindos da rede de alimentação 127Vac.
2
A tarefa do exercício a) é calcular os valores de R1 e R2 (variável), de modo que o
acionamento do Triac se dê a partir dos ângulos: 2º, 15º, 30º, 60º e 90º da senoide; a equação
1 abaixo foi utilizada para prever as resistências respectivamente:
Rx=(Vrms∗√2∗sen (α)−2)÷0,050
(1)
Após calcular, obtivemos os seguintes valores descritos na seguinte tabela:
Tabela 1:
Angulo de disparo (α) Rx (Ω) R1 (Ω) R2 (Ω)
2º 85,4 50 35,4
15º 889,7 820 69,7
30º 1756,05 1500 256,05
60º 3070,85 2700 370,85
90º 3552,1 3300 252,1
Os valores de R1 foram declarados em função de disponibilidade comercial, e a dife-
rença foi acrescida no R2, o qual pode ser ajustado.
Após, no exercício b) foi solicitado o desenho das curvas para cada ângulo de aciona-
mento do Triac, foi utilizado o Excel como software para desenho das curvas, segue abaixo:
3
Gráfico 1:
Gráfico 2:
4
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
-150
-100
-50
0
50
100
150
Gráfico 15°
Angulo
T
e
n
sã
o
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
-150
-100
-50
0
50
100
150
Gráfico 2°
Angulo
T
e
n
sã
o
Gráfico 3:
Gráfico 4:
5
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
-150
-100
-50
0
50
100
150
Gráfico 60°
Angulo
T
e
n
sã
o
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
-150
-100
-50
0
50
100
150
Gráfico 30°
Angulo
T
e
n
sã
o
Gráfico 5:
O Triac apresentou tais curvas ao montar a tabela Tensão x Grau, utilizou-se o tipo de
linha Spline B com resolução de 20%, e aproximação em grau polinomial 2, foi a melhor
aproximação conseguida com o software.
Notou-se que ocorreu um atraso em relação a senoide pura de referência da fonte com
relação a curva do Triac, amostrando assim sua função de controle, já que foi determinado
que o seu chaveamento deveria ter ocorrido justamente nos ângulos mencionados.
Já no exercício c), pede-se que através do software Multisim seja verificado através de
alteração do potenciômetro inserido entre o nó que liga o capacitor e o Diac de acionamento
do Triac regulador de acionamento da carga e o resistor R1.
O capacitor tem a função de atrasar o acionamento do Diac, já que o tempo de carga
do capacitor deve ser tal, até que a maior corrente de vazão sobre o Diac e chega até o nível
de seu acionamento, esse tempo de carga do capacitor é que dará o atraso requerido.
No gráfico 4 mostra a curva do Triac sendo acionado a 91° e 271°, o valor de resistên-
cia de R1 e R2 ficouem 19,5KΩ. 
6
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
-150
-100
-50
0
50
100
150
Gráfico 90°
Angulo
T
e
n
sã
o
Gráfico 4:
7
O gráfico 5 mostra a curva do Triac sendo acionado a 103° e 283°, e o valor de resis-
tência ficou em 27,5KΩ. 
Gráfico 5:
8
O gráfico 6 mostra a curva do Triac sendo acionado a 121° e 301°, e resistência de R1
e R2 ficou em 33KΩ.
Gráfico 6:
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para o circuito em questão, o tempo de carga do capacitor influencia diretamente no
acionamento do Diac, o qual é o responsável por disparar a porta do Triac; a faixa de resistên-
cia que propiciou o tempo de disparo nas condições impostas ficou entre 19,5KΩ e 31KΩ, va-
lores acima desta faixa de resistência no circuito dimmer fazem com que o tempo de carga do
capacitor seja tal, que o atraso da fase gerado pelo mesmo não seja o suficiente para que se
chegue à tensão de acionamento do Diac (~180Vac - Tiristor MKP3V240G). E em valores de
resistência abaixo da faixa alteram o tempo de carga do capacitor, e esse por sua vez incre-
menta uma antecipação da fase, ocasionando assim com que a tensão de disparo do Diac seja
atingida antes dos 90° à senoide de referência.
9
4 CONCLUSÕES
Ao final das análises pode-se concluir que a manipulação de circuitos controlados por Ti-
ristores têm uma importante função quando se deseja ter um controle efetivo de cargas resisti-
vas, ao necessitar que o acionamento ocorra num determinado ângulo de fase, os dois compo-
nentes (Diac e Triac) fazem a função de forma muito eficiente e precisa, com um circuito sim-
ples o resultado esperado pode ser alcançado.
A simulação em ambiente virtual é outro fator muito importante que deve ser levado em
consideração, haja vista que sem o uso deste recurso ficaria completamente dificultoso chegar
aos resultados sem maiores custos para implementação dos circuitos ante a certeza de seu fun-
cionamento. Emfim, a tecnologia nos proporciona avançarmos mais nas pesquisas de circuitos
e testes funcionais, que implica numa maior possibilidade de alavancar conhecimentos.
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Internet
WENDLING, M. Semicondutores, Conceitos Básicos. Disponível em: </https://www.feg.u-
nesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/1---semicondutores.pdf> Acesso em: 
29 nov. 2018.
Periódicos disponíveis por meio eletrônico
ELETRÔNICA, Nova. Diac, Disponível: http://blog.novaeletronica.com.br/diac/ Acesso em: 
28 nov. 2018.
SOUZA, H.; RODRIGUES, C. All Datasheet. Disponível: https://pdf1.alldatasheet.com/da-
tasheet-pdf/view/172482/ONSEMI/MKP3V240G.html Acesso em: 30 nov. 2018.
ZUIM, E. Tiristores, Scr’s e Triac’s. Disponível em: http://www.josematias.pt/Alunos/ti-
rist1.doc; Acesso em; 29 nov. 2018.
10
https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/172482/ONSEMI/MKP3V240G.html
https://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/172482/ONSEMI/MKP3V240G.html
http://blog.novaeletronica.com.br/diac/
https://www.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/1---semicondutores.pdf
https://www.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/1---semicondutores.pdf
	RESUMO
	1 INTRODUÇÃO
	2 METODOLOGIA
	3 Resultados E discussão
	4 CONCLUSÕES
	5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS