Controle de potência com TRIAC (ART149)

O controle eficiente da luminosidade de uma lâmpada incandescente, da temperatura de uma estufa, secador de cabelos ou de algum eletrodoméstico e finalmente o controle de velocidade de uma ferramenta ou eletrodoméstico que tenha motor só pode ser feito com o uso de um bom dimmer. O circuito apresentado, conforme a escolha do Triac pode controlar eletrodomésticos ou cargas com até alguns quilowatts de potência sem problemas e de maneira eficiente.

 

O dimmer ou controle de potência de estado sólido que apresentamos neste artigo pode ser de grande utilidade para os leitores que necessitam deste tipo de circuito.

Com a capacidade de controlar cargas de até 16 ampères conforme o Triac escolhido ele pode ser usado com aparelhos pequenos como lâmpadas, abajures e ventiladores até grandes como aquecedores de ambientes, estufas e outros.

O circuito pode ser alimentado tanto pela rede de 110 V como 220 volts e é bastante simples de ser montado.

Um ponto importante neste tipo de circuito é a sua eficiência que faz com que as perdas no controle sejam muito pequenas o que não ocorre com circuitos equivalentes que não usam dispositivos de estado sólido, como por exemplo os baseados em reostatos.

 

 

COMO FUNCIONA

O princípio de funcionamento deste circuito é o controle do ângulo de condução de um Triac. Disparando-o em diversos pontos do sinal senoidal da rede de energia é possível aplicar a uma carga potências diferentes.

Assim, se o disparo for feito no início do semiciclo todo ele pode ser conduzido para a carga e ela receberá maior potência. No entanto, se o disparo for feito no final do semiciclo pequena parcela da energia será conduzida até a carga que operará com potência reduzida. Na figura 1 mostramos o que ocorre.

 

 

Para obter o disparo do triac em diversos pontos dos semiciclos da energia da rede o que fazemos é usar uma rede RC de retardo onde R é variável.

Com R (P1) 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 R 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.

Uma característica importante do circuito, que é importante quando ele é usado para controlar motores é que sendo o controle feito pela parcela do semiciclo aplicado e não pela sua tensão, o torque se mantém mesmo em baixas velocidades.

Também é preciso considerar que a faixa de controle depende dos valores dos componentes, podendo haver necessidade da otimização do circuito, conforme mostra a figura 2.

 

 

Conforme a escolha do Triac, podemos ter potências diferentes máximas para as cargas controladas. Para isso existem diversas opções utilizando os triacs da série TIC da Texas.

A tabela abaixo dá as opções:

TIC116 - 6 amperes

TIC226 - 8 amperes

TIC236 - 12 amperes

TIC246 - 16 ampères

 

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do Controle de Potência ou Dimmer.

 

 

Na saída é ligada a carga que deve ser resistiva (lâmpada incandescente ou elemento de aquecimento) ou ainda motores. Não ligue cargas eletrônicas como aparelhos de som, lâmpadas econômicas ou fluorescentes.

 

A placa de circuito impresso é mostrada na figura 4. Observe a necessidade de algumas trilhas bem largas nos pontos em que correntes intensas devem circular.

 

 

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 diretamente 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.

Lembramos que os diacs são "lâmpadas neon" de estado sólido. Estes componentes disparam conduzindo fortemente a corrente quando uma tensão entre 24 e 28 volts aparece entre seus terminais consistindo em elementos ideais para o disparo de triacs.

 

 

PROVA E USO

Para provar o aparelho ligue em sua saída uma lâmpada incandescente de 15 a 100 watts. Atuando sobre P1 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. Veja o gráfico da figura 2.

 

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.

 

Comprovado o funcionamento é só utilizar o aparelho respeitando sua corrente máxima de saída, usando cabos de conexão de espessura apropriada e tomando os devidos cuidados com a segurança já que se trata de aparelho que funciona ligado à rede de energia.

 


LISTA DE MATERIAL

Semicondutores:

Triac - Sufixo B para a rede de 110 V e sufixo D para a rede de 220 V.

Diac - qualquer tipo de diac

Resistores:

R1 - 10 k ohms x 1 W

P1 - 100 k ohms - potenciômetro

Capacitores:

C1 - 220 nF - poliéster

Diversos:

X1 - Tomada

Placa de circuito impresso, cabo de força, caixa para montagem, botão para o potenciômetro, fios, solda, etc.

 

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