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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA TRIAC E DIAC ALUNO: EDUARDO CONCEIÇÃO DOS SANTOS. PROFESSORA: ELIANE SILVA CUSTÓDIO. ALTAMIRA – PA 30/11/19 SUMÁRIO RESUMO.....................................................................................................................i 1 INTRODUÇÃO....................................................................................................4 1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA......................................................................4 2 METODOLOGIA................................................................................................7 3 RESULTADOS..................................................................................................10 4 CONCLUSÕES.................................................................................................18 5 REFERÊNCIAS................................................................................................19 RESUMO Com o avanço tecnológico a eletrônica de potência vem ganhando cada vez mais destaques no cenário atual em que vivemos. Graças aos seus componentes, diversas aplicações nas áreas de conversão e transmissão de energia estão se tornando mais eficaz. A eletrônica está cada vez mais ganhando terreno nos Sistemas de Potência, garantindo mais sustentabilidade e eficiência nos processos. Os tiristores são dispositivos semicondutores que operam em regime chaveado, tendo em comum uma estrutura de 4 camadas semicondutoras numa sequência p-n-p-n, apresentando um funcionamento bioestável. Palavras-chave: TRIAC, DIAC, SCR E MULTISIM. 1 INTRODUÇÃO Neste trabalho iremos conhecer um pouco mais sobre a área da eletrônica de potência que está em franca evolução. O TRIAC funciona como um interruptor controlado e apresenta as mesmas características funcionais de um SCR. O TRIAC possui a vantagem de conduzir nos dois sentidos de polarização. O DIAC, 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. 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 sequência p-n-p-n, apresentando um funcionamento biestável. O tiristor mais conhecido é o SCR (Retificador Controlado de Silício). Outros componentes como TRIAC, DIAC, GTO e IGCT possuem a mesma estrutura do SCR. O SCR possui três terminais, chamados anodo, cátodo e gatilho. Figura 1: SCR. Fonte: embarcados.com.br O DIAC, 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, denominado 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 V para a maioria destes dispositivos. O DIAC é normalmente usado para disparar TRIACs e SCRs. Figura 2: DIAC. Fonte: eletronicasafa.blogspot.com 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. O TRIAC entra em condução de modo análogo ao SCR, ou seja: - Disparo por gatilho, sobretensão, variação de tensão e aumento de temperatura. O TRIAC pode ser disparado tanto por pulso positivo, quanto por pulso negativo. Existem quatro modos diferentes para disparo de um TRIAC, operando em quatro quadrantes. Figura 3: TRIAC. Fonte: keywordbasket.com 2 METODOLOGIA Vamos mostrar as perguntas que são a base desse trabalho acadêmico. Prática Aplicada: TRIAC controlando fase de uma carga resistiva. Observe o circuito a seguir da Figura 4: Figura 4 – Controle de tensão em carga resistiva. Dados IGT= 50 mA (1° e 3° quadrantes) VGT= 2,0 V (1° e 3° quadrantes). a) Calcule os valores do resistor fixo R1 e da resistência variável (potenciômetro) R2 para disparo do TRIAC em 2°, 15°, 30°, 60° e 90° em relação à tensão da rede. Exemplo: Disparo em 2°. b) Desenhe as formas de Onda da tensão sobre a carga para cada ângulo: 2°, 15°, 30°, 60° e 90°. Exemplo disparo em 2°: c) Um DIAC é um diodo de corrente alternada. Geralmente ele é utilizado como dispositivo 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 disparo 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 8. Neste contexto analise o circuito a seguir: 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 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. Ajuste o potenciômetro para conseguir disparos maiores que 90°, salve a tela do osciloscópio do Multisim e copie no seu relatório. A medida deve ser realizada sobre a carga. Colocar pelo menos 3 formas de ondas de disparos maiores que 90° no relatório. 3 RESULTADOS Com a ajuda do software Multisim Blue, realizamos as medidas necessárias para resolução das questões propostas. Questões: a) Calcular o valor do resistor fixo R1 e potenciômetro R2 para disparo do TRIAC. Resolução: Tabela com os valores dos resistores calculados: Ângulos de Disparo (α) Rx (Ω) R1 (Ω) R2 (Ω) 2° 85,4 50 35,4 15° 889 50 839 30° 1756 50 1706 60° 3070 50 3020 90° 3552 50 3502 Para encontrarmos, os resultados dos resistores a seguinte fórmula foi aplicada: Equações: Rx=Vrms x sqrt(2) x sen(α) – Vgt/ Igt Para o ângulo de 15°: Rx=127 x 1,4142 x sen(15°) – 2/ 0,05 Rx = 889 Ω Para encontrar o valor de R2, basta utilizar a seguinte fórmula: Rx=R1+R2 -> R2=Rx – R1 R2= 889-50 -> R2= 839 Ω Para o ângulo de 30°: Rx= 127 x 1,4142 x sen(30°) – 2/ 0,05 Rx= 1756 Ω R2: R2=1756-50 R2=1706 Ω Para o ângulo de 60°: Rx= 127 x 1,4142 x sen(60°) – 2/ 0,05 Rx= 3070 Ω Valor de R2: R2= 3070-50 R2= 3020 Ω Para o ângulo de 90°: Rx= 127 x 1,4142 x sen(90°) - 2/ 0,05 Rx= 3552 Ω Valor de R2: R2= 3552-50 R2= 3502 Ω b) Desenhe as formas de onda da tensão sobre a carga para cada ângulo de disparo. Resolução: Forma de onda para o ângulo de 15°. Disparo em 15°. Figura 6: Forma de onda para o ângulo de 15°. Forma de onda para o ângulo de 30°. Disparo em 30°. Figura 7: Forma de onda para o ângulo de 30°. Forma de onda para o ângulo de 60°. Disparo em 60°. Figura 8: Forma de onda para o ângulo de 60°. Forma de onda para o ângulo de 90°. Disparo em 90°. Figura 9: Forma de onda para o ângulo de 90°. O valor médio da tensão na carga, para qualquer ângulo de disparo é sempre igual à zero. O valor eficaz da tensão na carga é diferente de zero e depende do ângulo de disparo (α). O disparo acontece tanto no semiciclo positivo quanto negativo. Lembrando, que o disparo dessecircuito ocorre no 1° e 3° quadrantes. O 2° e 4° quadrantes não terão disparo. c) Circuito Dimmer. O capacitor C1 atrasa a tensão aplicada sobre o DIAC. Resolução: Figura 10: Circuito Dimmer. A partir deste circuito conseguimos realizar a simulação e verificar o comportamento do mesmo. Em diversas aplicações reais veremos o DIAC, sendo utilizado para disparar o TRIAC. Podemos dizer, que um complementa o outro, tornando suas aplicações mais eficaz. Aumentando o valor da porcentagem do potenciômetro conseguimos verificar se ocorre o defasamento e controle de disparo. Forma de onda do circuito Dimmer. Figura 11: Formas de onda com os ângulos de disparo. Depois de produzida a defasagem da rede RC a tensão de avalanche do DIAC é atingida. Dependendo do valor do resistor e capacitor pode-se controlar o disparo do TRIAC, resolvendo o problema de disparos para ângulos maiores que 90° e 270°. Como o TRIAC é disparado por meio do DIAC, os disparos passam a ser simétricos em todos os semiciclos. 4 CONCLUSÕES Ao final deste trabalho acadêmico podemos concluir que o DIAC e TRIAC, necessitam um do outro para realizar suas funções em determinadas aplicações. O TRIAC, pode ser utilizado para controle de fase e carga. Por isso, saber os ângulos de disparo do TRIAC tanto no semiciclo positivo quanto semiciclo negativo é de fundamental importância. No semiciclo negativo o valor do ângulo é diferente do ciclo positivo, deixando isso bem claro. O valor do resistor e capacitor são dois fatores para controle do disparo do TRIAC, no circuito Dimmer. A eletrônica de potência está em plena evolução tecnológica. Entrando em diversas áreas da engenharia elétrica, onde antigamente não seria possível. 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Internet http://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ https://www.multisim.com/content/apFtGGBH6iZoibCz99VVWk/diac-triac/open/
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