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Retificador Controlado de Silício
Retificador Controlado de Silício
Retificador Controlado de Silício
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15.3 Circuito de alarme 2 ....................................................................................................... 25
15.4 SCR como rectificador de meia onda ............................................................................. 26
16 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 27
17 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................... 28
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LISTA DE SIMBOLOS, ABREVIATURAS E SIGLAS
- Tensão de disparo;
- Forward Current;
- Reverse Current;
- Corrente de Manutenção;
- Corrente de Latching;
– Perda de potência no SCR durante a condução;
– Tensão ânodo-cátodo durante a condução;
– Resistência em condução;
– Valor médio da corrente de ânodo;
– Valor eficaz da corrente de ânodo;
- Corrente de disparo em amperes;
- Frequência de comutação;
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- Tensão de ânodo antes da comutação;
- Potência dissipada;
- Corrente directa;
- Tensão na carga;
- 3.1416;
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LISTA DE FIGURAS
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LISTA DE EQUACOES
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LISTA DE TABELAS
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ESTRUTURA DO TRABALHO
Sendo divido em seis (6) fases, este trabalho foi estruturado como a seguir:
5. Conclusão: conclusão acerca da realiza do trabalho (se foi ou não atingido o que foi
previamente mencionado nos objectivos do trabalho, e um resumo do próprio trabalho);
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INTRODUÇÃO
Objectivo geral
Objectivos específicos
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METODOLOGIA
Também foi-se usado um laboratório electrónico digital (um aplicativo simulador de circuitos
eléctricos), Multisim para esquematizar alguns circuitos ao longo do trabalho.
Para além da ferramenta acima mencionada, deu-se o uso de outro aplicativo para o desenho e
recorte, Paint.
Foi também de forma cautelosa feita à escolha de figuras para o anexo no trabalho.
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RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILÍCIO
1.1 Definição
É o tipo mais largamente utilizado de tirístor. Sua aplicação é tão comum que é corrente
utilizarem-se os termos “SCR” e “tirístor” como sinónimos, embora isso seja, obviamente, um
equívoco. O SCR é na verdade um tríodo tirístor de bloqueio reverso, ou seja, possui três
terminais e permite a passagem de corrente eléctrica num único sentido. Seus terminais
principais chamam-se, da mesma forma como num díodo semicondutor, ânodo (A) e cátodo (K).
O terceiro terminal, que serve como eléctrodo de controlo, é chamado de porta ou gate (G).
Se o potencial do ânodo for positivo em relação ao do cátodo, o SCR poderá estar conduzindo
(ON- com resistência praticamente nula) ou cortado (OFF- com resistência interna praticamente
infinita). Se o potencial de ânodo for negativo em relação ao de cátodo, o SCR necessariamente
estará cortado. A passagem de um SCR para o estado de corte para o de condução é chamada de
disparo e a passagem do estado de condução para o estado de corte é chamada de comutação.
1.2 Simbologia
A figura abaixo mostra a estrutura interna, a simbologia, e a polarização de um SCR.
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Figura 2 – Aspecto físico do SCR de potência
Pode-se considerar o SCR um díodo controlado pelo terminal de gatilho. No SCR, apesar da
tensão ser positiva, o mesmo ainda permanece bloqueado (corrente nula). Só quando for aplicado
um pulso de gatilho, é que o SCR passará a conduzir corrente, comportando-se como um curto-
circuito. Para observar este fato melhor é mostrada a curva deste dispositivo.
Características
1. São chaves estáticas bi-estáveis, ou seja, trabalham em dois estados: não condução e
condução, com a possibilidade de controlo.
4. São semicondutores de silício. O uso do silício foi utilizado devido a sua alta capacidade
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de potência e capacidade de suportar altas temperaturas.
Um SCR ideal se comportaria como uma chave ideal, ou seja, enquanto não recebesse um sinal
de corrente no gatilho, seria capaz de bloquear tensões de valor infinito, tanto com polarização
directa como reversa. Bloqueado, o SCR ideal não conduziria qualquer valor de corrente.
Quando disparado, ou seja, quando comandado por uma corrente de gatilho , o SCR ideal se
comportaria como um díodo ideal. Condição, o SCR ideal seria capaz de bloquear tensões
reversas infinitas e conduzir, quando directamente polarizado, correntes infinitas sem queda de
tensão e perdas de energia por Efeito Joule.
Assim como para os díodos, tais características seriam ideais e não se obtêm na prática.
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(a)
(b)
Figura 3 - (a) polarização directa (b) características estáticas de um SCR ideal
Os SCR reais têm, portanto, limitações de bloqueio de tensão directa e reversa e apresentam fuga
de corrente quando bloqueados. Quando habilitados têm limitações de condução de corrente,
pois apresentam uma pequena resistência à circulação de corrente e queda de tensão na barreira
de potencial das junções que provocam perdas de energia por Efeito Joule e consequente
aquecimento do componente.
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Figura 4 - Curva Característica real do Rectificador controlado de silício
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funciona como uma chave parametrizadas pela corrente SCR deve conduzir uma
aberta, ou seja, não conduz. de gatilho . Quando = 0, corrente suficiente, cujo valor
Na realidade, existe uma o SCR permanece bloqueado, mínimo recebe o nome de
corrente de polarização desde que a tensão seja corrente e retenção . O SCR
reversa muito baixa, inferior a (tensão de não entrará em condução, se a
geralmente na ordem de disparo). Quando = ,o corrente de gatilho for
alguns nA, assim como ocorre SCR dispara e a corrente suprimida antes que a corrente
nos díodos. Porém, quando a cresce, sendo limitada pela de ânodo atinja o valor . Este
tensão reversa atinge o valor resistência da carga, colocada valor é geralmente de duas
da tensão de ruptura reversa em série com o SCR. a três vezes a corrente de
, o dispositivo conduz. manutenção que, uma vez
retirada a corrente de gatilho,
é a suficiente para manter o
estado de condução.
A protecção é uma das causas mais importantes da falha do SCR. Ela excede o valor nominal de
pico da tensão de alimentação e é provocada, principalmente, por distúrbios no chaveamento,
produzidos pela energia armazenada nos componentes indutivos. O efeito é uma tensão
transitória, cujo pico pode exceder o valor nominal de tensão de bloqueio directo do SCR.
Dependendo da intensidade da sobretensão e da energia que ela representa, o dispositivo pode
experimentar um accionamento falso ou ser danificado, por causa da ruptura reversa.
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Para proteger um SCR contra sobretensões, é necessário o uso de um díodo ligado a ele em série.
A tensão inversa será compartilhada entre os dois. Entretanto, esse método será ineficiente
quando a queda de tensão no díodo, no momento da condução, introduzir perdas de potência. O
outro método é escolher um SCR com um valor nominal de tensão mais alto, o que cria um
factor de segurança de tensão ( )
( )
A sobrecorrente pode ocorrer quando houver falha da fonte durante a inversão, a sobrecarga ou
curto-circuito. Costuma-se proteger o SCR com dispositivos protectores convencionar, como
relés de sobrecorrente, fusíveis de acção rápida e circuitos disjuntores de alta velocidade. O
dispositivo protector é necessário porque permite a passagem contínua da corrente normal (para
a qual o SCR tem o valor nominal estipulado) e porque abre o circuito, em caso de curto ou
falha, antes que o dispositivo entre em superaquecimento e seja danificado.
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Perdas de Potência por Chaveamento (comutação);
Perdas de Potência por Accionamento do Gatilho.
O SCR conduzindo dissipa uma potência eléctrica (em Watts) na forma de calor que pode ser
calculada por:
Onde:
– Perda de potência no SCR durante a condução (W)
– Tensão ânodo-cátodo durante a condução (V)
– Resistência em condução (mΩ)
– Valor médio da corrente de ânodo (A)
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– Valor eficaz da corrente de ânodo (A)
Onde:
Obs.: o parâmetro usualmente é dado pelo fabricante do SCR e estaa na faixa entre 0.1mA e
100mA para os tipos mais comuns como os da série TIC da Texas.
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1.8 Potência por ciclo
Onde:
Onde:
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1.10 Potência dissipada
Onde:
( )
Onde:
- 3.1416;
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1.12 Tensão na carga para aplicações de onda completa
( )
Onde:
-3.1416;
CIRCUITOS DE APLICAÇÃO
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Para que o SCR dispare, uma corrente no mínimo igual à deve ser aplicada ao gatilho do
SCR. Além disso, a tensão entre anodo e cátodo ( ) deve ser maior ou igual a 0,6 V
( ).Neste caso, o resistor irá determinar (ou limitar) a corrente de gatilho .
Observa-se que, inicialmente, as chaves Sw1, Sw2 e Sw3 estão fechadas (NF), levando o gatilho
do SCR a zero volt. Portanto, o SCR estará inicialmente bloqueado. Quando qualquer uma das
chaves (Sw1, Sw2 ou Sw3) for accionada, os seus contactos serão abertos e, consequentemente,
o SCR irá disparar. Observe que nesta situação, o gatilho do SCR passa a receber corrente.
Quando o SCR entra em condução, a bobina do relé é energizada e, consequentemente, o seu
contacto é fechado. Neste momento, o alarme é accionado. Quando qualquer chave for
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accionada, ou seja, se tornar aberta, uma corrente irá circular através do resistor e do gatilho do
SCR, disparando-o. O díodo, em paralelo com a bobina do relê, tem finalidade de protecção
contra surtos de tensão durante a retracção do campo magnético. Este díodo é conhecido como
díodo de roda livre. Para levar o SCR à condição de bloqueio e, consequentemente, desactivar o
alarme, basta pressionar a chave “reset”. Ao pressionar esta chave, a corrente que passa pelo
SCR se anula ( < ) e ele é bloqueado.
A resistência do LDR é baixa quando ele está iluminado. Neste momento, o SCR está bloqueado.
A resistência do LDR aumenta quando a iluminação é interrompida. Esta situação poderia
ocorrer, por exemplo, quando houvesse o corte de um feixe luminoso direccionado ao LDR. O
aumento da resistência do LDR provoca aumento de tensão e de corrente no gatilho do SCR,
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levando-o à condução. Nesta condição, o relé é activado, accionando o alarme. Para interromper
o alarme, basta pressionar o botão “reset”.
A Figura 9 apresenta um circuito que utiliza um SCR como rectificador de meia onda.
Segundo a sua folha de dados, o SCR TIC116B precisa de 20 mA de corrente de gatilho para
garantir o disparo, quando for de 6 VCC. Além disso, para o disparo, a tensão entre ânodo e
cátodo ( ) deve ser igual a VGT (aproximadamente igual a 0,6 V). Desta forma, logo no início
do semiciclo positivo, a tensão da rede de alimentação atinge um valor suficientemente alto para
garantir as condições de disparo de SCR, que conduzirá e acenderá a lâmpada.
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CONCLUSÃO
E sendo assim foi possível concluir que SCR, também conhecido como tirístor, é um dispositivo
semicondutor NPNP de 4 camadas. Em seu estado normal o SCR bloqueia a passagem de
corrente (ou tensão) entre os seus dois terminais. Porém quando o eléctrodo do GATE é
submetido a uma voltagem apropriada, a corrente passará livremente e levando a carga ao estado
ligado ("ON"). Se a voltagem nos dois terminais do dispositivo for invertida o mesmo irá
assumir um estado de alta impedância novamente, não podendo mais ser activado por uma
tensão no gate. Ou seja, o SCR equivale a um rectificador convencional, excepto que o gate
controla o início do seu funcionamento, a partir de quando o dispositivo se torna independente da
tensão do gate. Ainda vale ressaltar que um outro dispositivo, o Gate Controlled Switch (CGS)
exerce as mesmas funções do SCR, mas retém o controle mesmo quando o dispositivo esta no
estado ligado ("ON").
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
https://repositorio.uniceub.br/jspui/bitstream/123456789/3373/3/20317542.pdf
http://files.eletrow.webnode.com/200000012-92f9793f1d/EI_cap1.pdf
https://docplayer.com.br/63059339-Tiristores-scr-retificador-controlado-de-silicio.html
https://docplayer.com.br/2599635-Tiristor-scr-retificador-controlado-de-silicio.html
https://www.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/scr_triac_2017.pdf
http://eletronicaemcasa.blogspot.com/2013/08/Como-funciona-um-SCR.html
file:///C:/Users/Houston%20Macaze/Downloads/Aula%2005A%20-%20Tiristores.pdf
http://eletronicaemcasa.blogspot.com/2013/08/Como-funciona-um-SCR.html
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