AP Eletrônica de Potência

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER 
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA 
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA 
DISCIPLINA – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALUNO: EVERTON SILVA RIBEIRO 
PROFESSORA ME. ELIANA SILVA CUSTÓDIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COLATINA - ES 
2019 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
RESUMO ............................................................................................................................................................... 1 
1 INTRODUCAO ............................................................................................................................................ 2 
1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................................................ 2 
1.2 OBJETIVOS ............................................................................................................................................. 6 
2 METODOLOGIA ........................................................................................................................................ 8 
2.1 DADOS TÉCNICOS E NECESSIDADES ESPECÍFICAS ...................................................................... 8 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................................................. 9 
4 CONCLUSÕES .......................................................................................................................................... 11 
5 AGRADECIMENTOS .............................................................................................................................. 11 
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................................... 12 
 
 
 
 
1 
 
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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 INTRODUCAO 
Devido a necessidade de controle de sinais com potências consideráveis, os componen-
tes semicondutores com portas controladas por disparos, são projetados e desenvolvidos 
para operar com uma faixa de modulação e capacidade de condução capaz de suportar altas 
potencias e controles precisos de cargas elétricas de acordo com as necessidades comerciais 
ou industriais, o tiristor é um componente com essa capacidade, empregados em muitos 
equipamentos de controles sendo um excelente dispositivo utilizado na engenharia eletrô-
nica. 
 
1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
A atividade prática é baseada no uso dos tiristores, componentes amplamente usados na 
indústria na área de eletrônica de potência. 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 
de uso mais difundido é o SCR (Retificador Controlado de Silício), usualmente chamado sim-
plesmente de tiristor. Outros componentes, no entanto, possuem basicamente a mesma estru-
tura: LASCR (SCR ativado por luz), TRIAC (tiristor triodo bidirecional), DIAC (tiristor diodo 
bidirecional), GTO (tiristor comutável pela porta), MCT (Tiristor controlado por MOS), IGCT 
(Tiristor controlado com gate isolado). O dispositivo SCR (Sillicon Controlled Rectifier ou Re-
tificador Controlado de Silício) é um diodo controlado de silício. Este componente faz parte da 
família dos tiristores. Os tiristores 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 ca-
madas de material semicondutor: PNPN ou NPNP. Ele possui três terminais, chamados anodo, 
cátodo e gatilho. A Figura 1mostra o símbolo usado para representá-lo. 
 
 
 
 
 
Figura 1 – SCR 
 
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 comporta-
mento 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 
 
Figura 2 – Símbolo do DIAC 
 
O DIAC é normalmente usado para disparar TRIACs e SCRsO 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. 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Símbolo do TRIAC 
 
A Figura 4 mostra a curva característica real de um TRIAC. 
 
Figura 4 – Curva do 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 sobre tensão, ou seja, quando VAK ultrapassa a tensão de break over 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. 
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 quadrantes de operação de um 
TRIAC 
 
Figura 5 – Quatro quadrantes de operação de um TRIAC 
 
 
 
 
No 1° e 3° quadrantes, obtêm-se maior sensibilidade de disparo para o TRIAC em relação 
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 condi-
ções para os quatro quadrantes. 
1.2 OBJETIVOS 
Analisar o experimento do circuito eletrônico da Figura 6 e responder os seguintes ques-
tionamentos: 
 
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. 
Preencha a tabela com os outros valores calculado através da fórmula dada: 
 
b) Desenhe as formas de Onda da tensão sobre a carga para cada ângulo: 2°, 15°, 30°, 
60° e 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 – Dimmer 
O capacitor C1 atrasa a tensão aplicada sobreo 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 (Figura 7) 
 
Acesse o seguinte circuito no Multsim online: 
 
https://www.multisim.com/content/apFtGGBH6iZoibCz99VVWk/diac-triac/open/ 
 
Ajuste o potenciômetro para conseguir disparos maiores que 90°, salve a tela do os-
ciloscópio do Multsim e copie no seu relatório. 
 
Colocar pelos menos 3 formas de ondas de disparos maiores que 90 no relatório. 
 
 
 
https://www.multisim.com/content/apFtGGBH6iZoibCz99VVWk/diac-triac/open/
 
 
 
 
2 METODOLOGIA 
Circuito da figura 6 a ser analisado e responder as necessidades o projeto prático: 
 
Figura 6 – controle de tensão em carga resistiva 
 
2.1 DADOS TÉCNICOS E NECESSIDADES ESPECÍFICAS 
Dados IGT = 50 mA (1º e 3º quadrantes) VGT = 2,0 V (1º e 3º quadrantes) 
 
Exemplo: Equação para cálculo Disparo em 2° 
 
Equação 1 – Resistência Rx 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplo de onda de disparo em 2° 
 
 
 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Através dos cálculos elaborados completamos a tabela com os seguintes resultados, va-
lores representando em R1 são de resistores comerciais e valor representado em R2 será poten-
ciômetro e a soma de R1 e R2 é o Rx encontrado na equação (1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Abaixo os gráficos com os respectivos ângulos de disparo: 
 
Ângulo de Disparo (α) Rx (Ω) R1 (Ω) R2 (Ω) 
2° 85,4 50 35,4 
15° 889,7 820 69,7 
30° 1756 1K5 256 
60° 3070,8 3K 70,8 
90° 3552,1 3K3 252,1 
 
 
 
 
Abaixo as ondas do circuito da figura 7 com os disparos maior que 90° de três formas 
diferentes: 
 
Onda 1 – Disparo 95° 
 
 
 
 
Onda 2 – Disparo 105° 
 
 
 
 
 
 
Onda 3 – Disparo 115° 
 
4 CONCLUSÕES 
Concluímos que através da necessidade tecnológica de performance dos equipamentos com 
uma característica de eficiência energética satisfatória a eletrônica de potência com o auxílio 
dos seus componentes é essencial dispositivos que operam na geração, transmissão e distribui-
ção de energia elétrica. 
A família dos tiristores são responsáveis por cada vez mais equipamentos projetados com 
a utilização sustentável com máxima eficiência energética e implementação de novas tecnolo-
gias em diversos segmentos da engenharia, contribuindo para várias esferas e com vasto poten-
cial de usabilidade e se demostrando crucial para o futuro. 
 
 
5 AGRADECIMENTOS 
 
Agradecimento em especial a Professora Me. Eliana Silva, minha família e a instituição 
por me propiciar condições e um conteúdo teórico de didático capaz de desenvolver um trabalho 
com essa importância na minha vida profissional e acadêmica. 
 
 
 
 
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Livros: 
- RASHID, M. Eletrônica de potência, 4a ed. São Paulo: Pearson, 2014. 
 
- AHMED, A. Eletrônica de potência; São Paulo: Pearson, 2000. 
 
- MOHAN, N. Eletrônica de potência, curso introdutório. Rio de Janeiro: LTC,