Controle de Corrente Alternada: Funcionamento do Triodo de Corrente Alternada (TRIAC), Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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Eletrônica - REE III Eletrotécnica - Teoria

Controle de corrente

alternada (CA)

Controle de corrente alternada (CA)

© SENAI-SP, 2003

Trabalho editorado pela Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI-SP, a partir dos conteúdos extraídos da apostila SENAI-SP. DMD. Eletrotécnica - Teoria. São Paulo, 1990 (Reparador de Equipamentos Eletrônicos III).

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Apresentação

O objetivo que norteou a elaboração do material didático Controle de corrente alternada (CA) foi o de apresentar, de uma forma organizada, clara e objetiva, os aspectos fundamentais da eletrônica e da eletrotécnica.

Esperamos que esse manual sirva como instrumento de apoio ao estudo de uma matéria essencial para os que se iniciam ao campo da eletrônica.

TRIAC - Triodo de corrente

alternada

Introdução

O TRIAC é um dispositivo semicondutor. A denominação TRIAC provém da sigla inglesa que significa Triodo de corrente alternada. Essa sigla é empregada para identificar o comutador de corrente alternada com três eletrodos.

O TRIAC conduz corrente em ambos os sentidos, conforme a polaridade positiva ou negativa no gate. Sua principal característica é possibilitar um controle perfeito e econômico da corrente alternada.

Neste capítulo, vamos demonstrar o funcionamento de um circuito com emprego do TRIAC.

Para assimilar os conteúdos desta lição, é necessário que você já tenha adquirido conhecimentos sobre:

• CA;
• SCR;
• DIAC;
• UJT.

TRIAC

Assim como o DIAC, o TRIAC é um tiristor bidirecional. A diferença entre um e outro é que o TRIAC possui um terceiro terminal, pelo qual se faz o controle da corrente, tal como acontece com o SCR.

A estrutura esquematizada do TRIAC e seu respectivo símbolo estão representados na figura a seguir.

A capacidade do TRIAC é menor que 100A e 1kV. Daí ele ter sido usado para substituir o SCR em situações em que se faz necessária a aplicação de baixa potência , tais como controle de velocidade de pequenos motores, controle de iluminação ou de temperatura.

A figura abaixo mostra o circuito equivalente do TRIAC a partir de dois SRCs.

Nesse circuito, quando terminal T 2 é mais positivo que T 1 , o SCR V 1 fica diretamente polarizado e V 2 , inversamente.

• Na prática, o modelo de TRIAC construído a partir de dois SCRs não pode ser utilizado devido a duas dificuldades:
  • não poder explicar o disparo do TRIAC com tensão negativa no gate;
  • não poder dar como referência o catodo para os sinais de gate, pois como mostra a figura abaixo, quando os gates são ligados fecham-se em curto os catodos dos SCRs e, desse modo, elimina-se o TRIAC.

Curvas características do TRIAC As curvas características do TRIAC apresentam um aspecto simétrico.

No esquema das curvas características vemos que a condução do TRIAC ocorre nos quadrantes I e III, desde que ao gate do TRIAC sejam aplicados os sinais disparadores.

Esses sinais são positivos ou negativos, o que torna possível as seguintes modalidades de funcionamento:

Modalidade

• • Ι - T 2 positivo e gate positivo (Quadrante Ι)
• • Ι - T 2 positivo e gate negativo (Quadrante Ι)
• • ΙΙΙ - T 2 negativo e gate positivo (Quadrante ΙΙΙ)
• • ΙΙΙ - T 2 negativo e gate negativo (Quadrante ΙΙΙ)

Os dispositivos fabricados atualmente são mais eficientes para as modalidades + Ι e - ΙΙΙ. A eficiência é menor para a modalidade - Ι e menor para a + ΙΙΙ. Para essas modalidades (- Ι e + ΙΙΙ), o TRIAC não deve ser usado.

Funcionamento O TRIAC permanece em bloqueio enquanto não houver sinal no gate; e não conduz, se a tensão entre T 1 e T 2 não ultrapassar a V(BO) (tensão de ruptura) do dispositivo.

Quando a V(BO) é ultrapassado, o TRIAC entra em estado de condução. A corrente que flui através dele é limitada apenas pela resistência do circuito externo. Essa propriedade o torna imune aos transientes elétricos, dispensando assim o uso de dispositivos de proteção.

O disparo do TRIAC ocorre pela aplicação de sinal positivo ou negativo no gate. O TRIAC pode ser acionado por corrente alternada, por corrente contínua, ou, por fontes de pulsos: transistor de unijunção, lâmpadas neón ou diodos de disparo (DIAC).

Como já vimos, a função específica do DIAC é disparar o SCR e o TRIAC. Isto porque no DIAC, ligado a um capacitor carregado, aparece uma resistência negativa que provoca a descarga repentina do capacitor, o que constitui excelente fonte der pulsos.

No circuito a seguir pode ser empregado um sinal alternado de qualquer freqüência.

Pode-se obter o aperfeiçoamento desse circuito, bastando para isso sintonizar o transformador T 1 para responder apenas a determinadas freqüências. Desse modo, esse circuito pode ser usado em sistemas de controle remoto, controle por meio de código, etc.

Comando a distância O circuito a seguir pode ser usado em sistemas que necessitam de pouca potência e de baixa tensão para ligar, a distância, equipamentos ou conjunto de lâmpadas, como os empregados para evitar choques ou prevenir incêndios.

Esse circuito utiliza um pequeno transformador para isolar magneticamente o circuito de potência do TRIAC do circuito de disparo do gate.

O enrolamento N 1 , de mais tensão, liga-se ao gate do TRIAC; e o enrolamento N 2 , de menos tensão, ao interruptor S 1.

Ao fechar S 1 , uma baixa impedância é refletida no enrolamento N 1 , o que provoca um aumento de corrente. O aumento de corrente provoca também aumento de tensão sobre R 1 que, ao atingir o ponto de comutação do TRIAC, o dispara e alimenta a carga.

Observação R 1 deve ser ajustável. Para evitar disparos acidentais, deve-se ajustar R 1 para o valor máximo, mantendo o TRIAC em corte com S 1 aberta.

Controle de temperatura O circuito esquematizado a seguir, de baixo custo e de alta precisão, serve para controlar automaticamente a temperatura. Emprega-se esse circuito para regular, automaticamente, a temperatura de fornos, estufas, aquecedores, depósitos de líquidos, etc.

O termistor R 6 é o elemento sensor de temperatura e deverá apresentar resistência de 5kΩ na temperatura de operação.

R 3 incorpora o circuito como dispositivo de controle de estabilidade, evitando, desse modo, variações contínuas entre as temperaturas máxima e mínima. O ajuste de R 3 proporciona satisfatória estabilidade, qualquer que seja a temperatura desse dispositivo.

Variações de circuitos por controle de fase

Controle de iluminação e controle de velocidade Na figura a seguir estão representadas as variações do circuito de comutador de CA por controle de fase.

No circuito A, um resistor está colocado em série com o DIAC, para evitar a descarga rápida do capacitor.

No circuito B, colocou-se também junto ao DIAC um segundo capacitor. É o chamado circuito com duas constantes de tempo, largamente empregado no controle de iluminação (“dimmer”) ou controle de velocidade de pequenos motores (furadeiras, ventiladores, liquidificadores, etc.

C 1 , L 1 , C 2 e R 1 , colocados à entrada do circuito B, constituem um filtro que evita as interferências na rede, devido à rapidez de comutação do TRIAC.

Em receptores de rádio, por exemplo, ligados à rede, é necessária a colocação desse filtro, para evitar interferências na recepção, R 4 e C 4 diminuem o efeito da histerese.

Funcionamento do circuito B Com o disparo do DIAC, C 4 descarrega-se rapidamente. C 3 mantém-se carregado, pois o resistor R 4 dificulta sua descarga instantânea e aumenta a constante de tempo RC.

Quando o DIAC deixa de conduzir, o capacitor C 3 - carregado com tensão maior do que C 4 - transfere parte de sua carga para C 4 , e a simetria dos disparos do TRIAC permanece constante em todos os ciclos.

Com esse circuito é possível ligar, por exemplo, uma lâmpada com luminosidade mínima. Noutras palavras, com esse tipo de circuito é possível obter baixos de tensão na carga.

Com uma pequena alteração é possível fazer também o controle automático de iluminação. Por meio dele, regula-se a intensidade luminosa de uma lâmpada conforme a luminosidade do ambiente.

O LDR, colocado no circuito, faz a resistência variar de acordo com a intensidade da luz do ambiente.

No escuro, a resistência é elevada; e a presença do LDR quase não se altera o funcionamento do circuito. Quando o ambiente fica claro, a resistência diminui e não permite que o capacitor C 2 se carregue o suficiente para disparar o DIAC. Este, por sua vez, não aciona o TRIAC. Em conseqüência disso, a lâmpada é desligada ou a luminosidade por ela emitida é reduzida.

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