Relatorio Ativ Pratica

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
ATIVIDADE PRÁTICA
ALUNO: 
PROFESSOR: PROF. ME. ELIANE SILVA CUSTÓDIO
- MA 2021
SUMÁRIO
RESUMO	i
INTRODUCAO	1
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA	Erro! Indicador não definido.
METODOLOGIA	7
RESULTADOS E DISCUSSÕES	10
CONCLUSÕES	11
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	12
RESUMO
A eletrônica de potência trata das aplicações de dispositivos semicondutores de potên- cia, como tiristores e transistores, na conversão e no controle de energia elétrica em níveis al- tos, médios e baixos de potência, apresentando aplicações em sistemas eletrônicos diversos, incluindo equipamentos de informática, multimídia, comunicações, nas baixas potências, e sis- temas industriais de manufatura e produção, nas altas potências. Essa conversão é normalmente de AC para DC ou vice-versa, enquanto os parâmetros controlados são tensão, corrente e fre- quência. Portanto, a eletrônica de potência pode ser considerada uma tecnologia interdisciplinar que envolve três campos básicos: a potência, a eletrônica e o controle.
Palavras-chave: Eletrônica, Potência, Tiristores, Transistores, Controle.
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1 INTRODUCAO
Essa atividade tem como intuito colocar em prática todos os conceitos abordados na dis- ciplina de eletrônica de potência, aplicando uma atividade prática usando tiristores.
Para a realização dos experimentos será utilizado o simulador online de circuitos MultiSIM Live, cujo acesso deverá ocorrer através do site: www.multisim.com.
Vamos analisar o gatilhamento de um triac conforme a resistência do potenciômetro en- volvido no disparo do mesmo quando no controle de uma carga resistiva, sendo a forma de onda mostrada no osciloscópio.
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 re- gime chaveado, tendo em comum uma estrutura de 4 camadas semicondutoras numa sequên- cia p-n-p-n, apresentando um funcionamento biestável. O tiristor de uso mais difundido é o SCR (Retificador Controlado de Silício), usualmente chamado simplesmente de tiristor. Ou- tros componentes, no entanto, possuem basicamente a mesma estrutura: LASCR (SCR ati- vado por luz), TRIAC (tiristor triodo bidirecional), DIAC (tiristor diodo bidirecional), GTO (tiristor comutável pela porta), MCT (Tiristor controlado por MOS), IGCT (Tiristor contro- lado com gate isolado).
O dispositivo SCR (Sillicon Controlled Rectifier ou Retificador 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 camadas de material semicondutor: PNPN ou NPNP. Ele possui três terminais, chamados anodo, cátodo e gatilho. A Figura 1 mos- tra o símbolo usado para representá-lo.
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Figura 1 – Símbolo do 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 comportamento 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 SCRs
O TRIAC funciona como um interruptor controlado e apresenta as mesmas característi- cas funcionais de um SCR. No entanto, ele possui a vantagem de poder conduzir nos dois sen- tidos 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 de um 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 sobretensão, ou seja, quando VAK ultrapassa a tensão de brekover 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 – Quadrantes de operação de um TRIAC
No 1° e 3° quadrantes, obtêm-se maior sensibilidade de disparo para o TRIAC em rela- ção 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 condições para os quatro quadrantes.
A Figura 6 mostra um circuito de controle de onda completa utilizando TRIAC.
Figura 6 – Circuito de controle de onda completa com TRIAC
Considerando que este TRIAC possui módulos iguais de corrente de disparo (IGT= 50 mA) para o 1° e o 3° quadrantes, podemos calcular em quais ângulos serão efetuados os dispa- ros. Para isso, vamos considerar que a queda de tensão típica de disparo entre G e MT1 é VGT
= 1,2 V.
Portanto, o TRIAC irá disparar em 1,13° (1° quadrante) e em 181,13° (3° quadrante). É importante lembrar que o TRIAC bloqueia quando o sinal de corrente entre os terminais MT1 e MT2 passa pelo zero da senóide. No caso deste circuito, como a carga (lâmpada incandes- cente) é puramente resistiva, a tensão passa por zero no mesmo instante da corrente, ou seja, a
tensão e a corrente estão em fase. Neste circuito a lâmpada receberá praticamente todo o ciclo de onda, de acordo com a Figura 7.
Figura 7 – Forma de onda de tensão VR sobre a carga
2 METODOLOGIA
Para a realização dos experimentos será utilizado o simulador online de circuitos Mul- tiSIM Live, cujo acesso deverá ocorrer através do site: www.multisim.com. No circuito temos um TRIAC controlando fase de uma carga resistiva, onde iremos calcular o resistor para disparo do TRIAC em 2º, 15º, 30º, 60º e 90º em relação à tensão da rede, capturar as formas de ondas do osciloscópio para cada ângulo.
Cálculo do resistor Rx para disparo do TRIAC utilizando a Eq. (I) informado na tabela
abaixo.
	Ângulos de disparo
	Rx(Ω)
	R1(Ω)
	R2(Ω)
	2º
	180
	150
	30
	15º
	1570
	1500
	70
	30º
	3.070
	3.000
	70
	60º
	5.350
	5.000
	350
	90º
	6.180
	6.000
	180
Formas de ondas para os disparos dos ângulos na tabela acima Disparo em 2º
Disparo em 15º
Disparo em 30º
Disparo em 60º
Disparo em 90
 
 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para obter o disparo do triac em diversos pontos dos semiciclos da energia da rede o que fazemosé usar uma rede RC de retardo onde R é composto por um resistor fixo R1 e um po- tenciômetro R2 que é variável.
Com o potenciômetro na sua posição de valor máximo o tempo de carga de C1 até o disparo do diac é maior. Nestas condições dá tempo para uma parcela maior do semiciclo da energia da rede passar e o disparo só ocorre no seu final. Com o potenciômetro na posição de mínimo a carga de C1 é rápida e o disparo do diac ocorre no início do semiciclo. Temos a condição de máxima potência aplicada à carga.
Entre os pontos de máximo e de mínimo pode-se variar linearmente a potência aplicada à carga com um controle total da mesma.
O Triac deve ser montado num bom radiador de calor, principalmente se tiver de operar perto de suas características limites.
O potenciômetro de controle pode ficar distante do circuito dependendo da aplicação, mas se isso ocorrer os fios devem ser bem isolados. Lembramos que este circuito opera ligado dire- tamente na rede de energia e que portanto pode causar choques perigosos.
O capacitor C1 deve ter uma tensão de isolamento de pelo menos 100 volts e o Diac pode ser de qualquer tipo.
4 CONCLUSÕES
Atuando sobre potenciômetro a lâmpada deve variar seu brilho de 0 até o máximo. Podem ocorrer alguns pequenos problemas devidos à tolerâncias dos componentes como:
a) Existe uma "faixa morta" em que o potenciômetro gira e a lâmpada não apresenta qualquer sinal de acionamento permanecendo apagada. Se isso ocorrer no seu caso você deve diminuir o valor de C1. Valores na faixa de 120 a 180 nF podem ser experimentados.
b) Existe uma "faixa morta" em que a lâmpada permanece no máximo e o potenciômetro não provoca variação de seu brilho. Neste caso o leitor deve aumentar o valor de C1. Ligue em paralelo com ele capacitores de 10, 22, e 47 nF até obter o funcionamento correto.
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Barbi, Ivo. Eletrônica de potência/ 5ª Ed. -Florianópolis, 2005, 328pg Ahmed, Ashfaq. Eletrônica de potência Pearson, 2000 https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletr%C3%B4nica_de_pot%C3%AAncia