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Circuitos com Triacs (ART3978)

Este artigo é uma coletânea de textos sobre triacs alguns tirados do nosso livro Curso de Eletrônica – Eletrônica de Potência. Os circuitos usam triacs comuns podendo controlar cargas conectadas à rede de energia, desde que não sejam cargas eletrônicas.

O Triac é um dispositivo indicado para operação direta na rede de corrente alternada. Nas aplicações básicas, a carga é ligada em série com o componente do lado de MT2 (terminal principal 2), conforme mostramos na figura 1.

ART1029S

 

Figura 1 – Conexão do triac a uma carga
Figura 1 – Conexão do triac a uma carga

 

 

Se o componente for usado com cargas indutivas, devemos acrescentar em paralelo ao circuito um resistor tipicamente de 100 ohms e um capacitor tipicamente de 100 nF.

Este circuito forma um snubber, que já mostramos como usar no caso dos SCRs. Na figura 2 mostramos este circuito.

 

Figura 2 – Usando um snubber
Figura 2 – Usando um snubber

 

 

A finalidade destes componentes é evitar que o defasamento da corrente que ocorre com cargas fortemente indutivas (enrolamento de um motor, por exemplo) afete o funcionamento do sistema de controle.

Na figura 3 temos um simples interruptor de potência usando um triac.

 

   Figura 3 – Interruptor de potência usando um triac
Figura 3 – Interruptor de potência usando um triac

 

 

Quando o interruptor S1 é fechado, temos a corrente de disparo que “liga” o TRIAC nos dois semiciclos da corrente alternada e que são conduzidos, alimentando assim o circuito de carga.

No entanto, nas aplicações que envolvem a variação da potência aplicada a uma carga, como vimos no caso de SCRs, devemos usar circuitos adicionais que gerem pulsos curtos de disparo.

Estes pulsos serão produzidos no início ou no final do semiciclo, conforme desejemos aplicar maior ou menor potência à carga, conforme mostra a figura 4.

 

Figura 4 – Disparo no início e final do semiciclo
Figura 4 – Disparo no início e final do semiciclo

 

 

Veja que o princípio de funcionamento é o mesmo dos controles de potência com SCR que vimos no item anterior, com a diferença de que obtemos um controle de onda completa.

Chegamos então ao interessante circuito de controle de potência do “dimmer” para uma lâmpada comum, visto na figura 5, e que funciona da seguinte forma:

 

Figura 5 – Um controle de potência com triac e unijunção
Figura 5 – Um controle de potência com triac e unijunção

 

 

Obs.: o retificador de onda completa nada mais é do que uma ponte de diodos que, no caso, por controlar apenas o circuito de disparo, pode ser de corrente muito baixa (algumas dezenas de miliampères ou pouco mais)

 

Quando tem início um semiciclo da tensão de alimentação alternada, o capacitor C carrega-se através do resistor, até ser atingido o ponto de disparo do transistor unijunção.

Quando o transistor unijunção dispara, temos a descarga rápida do capacitor C através do enrolamento primário do transformador de pulsos usado no disparo. Este transformador, normalmente tem uma relação de espiras de 1 para 1 entre os elementos pois sua finalidade é apenas isolar o circuito de disparo do circuito do triac.

Com o pulso no primário do pequeno transformador, temos o aparecimento no secundário de um pulso de curta duração de grande intensidade, que é suficiente para disparar o triac.

Pela variação do valor de R podemos obter o pulso de disparo em qualquer ponto dos dois semiciclos da corrente alternada, e assim aplicar qualquer potência na carga, pois dispararemos o componente em diversos ângulos de fase, conforme mostra a figura 6.

 

Figura 6 – Um potenciômetro muda o ponto de disparo
Figura 6 – Um potenciômetro muda o ponto de disparo

 

 

Podemos elaborar um controle de potência mais simples usando um elemento de disparo que estudaremos no próximo item que é o diac.

O que este elemento faz é simples produzir um pulso de disparo para o triac quando a tensão atinge um certo valor. Com suas características de disparo rápido ele dispara melhor SCRs e Triacs, conforme veremos e assim temos um controle mais eficiente.

O circuito deste controle é mostrado na figura 7 e ele funciona de modo semelhante ao anterior: o diac produz pulsos em instantes que dependem do ângulo de fase ajustado em P1.

 

 

Figura 7 – Outro controle de fase com triac
Figura 7 – Outro controle de fase com triac

 

 

 

Quadrac

Os quadracs são dispositivos da família dos tiristores que consistem num Triac e num Diac num mesmo invólucro, conforme mostra a figura 8.

 

Figura 8 – O quadrac
Figura 8 – O quadrac

 

 

Com a utilização de um diac a tensão de disparo eleva-se e se obtém pulsos de maior intensidade para essa finalidade, o que melhora as características de comutação do triac.

Em lugar de disparar com apenas 1 ou 2 V o que ocorre com um triac, podemos fazer o disparo com tensões maiores, da ordem de 20 a 35 V, o que possibilita uma melhor característica de controle de potência.

Os quadracs são usados justamente em controles de potência a partir da rede de energia como chuveiros, dimmers, controles de motores, etc. Na figura 9 temos um circuito típico de um controle de potência usando um quadrac.

 

 

Figura 9 – Controle de potência com quadrac
Figura 9 – Controle de potência com quadrac

 

 

É importante observar que os triacs e quadracs são usados como controles de potência para motores e dimmers.

No entanto, como dimmers eles serve apenas para lâmpadas incandescentes que estão deixando de ser usadas. Alguns circuitos com LEDs admitem o uso deste tipo de controle, se bem que uma parte deles já possua incorporado o recurso do controle.

 

Interferências

O comportamento do triac como dispositivo de comutação rápida é o mesmo dos SCRs, assim uma grande quantidade de harmônicas é gerada quando ele funciona.

Estas harmônicas, que se estendem até a faixa de algumas dezenas de megahertz, podem interferir em equipamentos de comunicações como rádios, televisores analógicos da faixa de VHF e muito mais.

As interferências podem ser propagar pelo espaço na forma de ondas eletromagnéticas, caso em que os equipamentos interferentes ou interferidos devem ser blindados, ou pela linha de alimentação.

 

 

 

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