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Você sabe testar um SCR? (INS234)

Os Diodos Controlados de Silício ou SCR são os componentes básicos de uma infinidade de aplicações práticas que envolvem o controle de potência. Encontramos os SCRs em eletrodomésticos, máquinas industriais, sistemas de automação predial e muito mais. Para o profissional que trabalha na manutenção desses equipamentos é de fundamental importân cia saber como testá-los. Neste artigo mostramos como fazer isso de diversas maneiras. O texto é apenas um das dezenas de componentes que ensinamos a testar na nossa série de livros Como Testar Componentes em 4 volumes.

Os SCRs (Silicon Controlled Rectifiers) ou Diodos Controlados de Silício são componentes semicondutores da família dos Tiristores. Conforme mostra a figura 1 em que temos seu símbolo e estrutura, o SCR é formado por 4 camadas de materiais semicondutores, possuindo 3 eletrodos (comporta, anodo e catodo).

 

Figura 1- Estrura equivalente e símbolo do SCR
Figura 1- Estrura equivalente e símbolo do SCR

 

Um pulso positivo aplicado à comporta leva o dispositivo à condução, quando então correntes intensas entre o anodo e o catodo podem ser controladas.

Para efeito de testes estáticos com provadores de continuidade e multímetros, podemos considerar um SCR equivalente (em estrutura) a dois transistores ligados da forma indicada na figura 2.

 

Figura 2 - Circuito equivalente
Figura 2 - Circuito equivalente

 

Podemos então testar a continuidade de suas junções verificando se estão boas ou em curto. No entanto, os melhores testes são feitos com circuitos apropriados inclusive usando o osciloscópio quando podemos visualizar sua curva característica. Podemos usar os seguintes instrumentos:

* Provador de continuidade

* Lâmpada de prova

* Multímetro

* Circuito de teste

* Osciloscópio e circuitos associados

 

No uso da lâmpada de prova devemos apenas tomar cuidado para que a corrente aplicada não ultrapasse o máximo suportado pelo componente.

 

Os testes

Existem diversos testes comuns usados na comprovação de estados de SCRs de baixas e médias potências. A seguir descrevemos alguns desses testes.

 

a. Prova de Continuidade das Junções

O que se faz neste caso é verificar o estado das junções que podemos ter acesso e eventualmente descobrir se existe um curto geral entre o anodo e o catodo. Partimos do circuito equivalente a dois transistores, observando que a única junção que pode ser provada diretamente com polarização nos dois sentidos é a existente entre a comporta (g) e o catodo (c) conforme mostra a figura 3.

 

 Figura 3 - A junção com acesso externo
Figura 3 - A junção com acesso externo

 


Procedimento:

a) Coloque o multímetro numa escala intermediária de resistências (? x10 ou 0hms x100) e zere-o. Se for digital, use a escala de 2000 ? ou 20 000 ?. Para o provador de continuidade, basta colocá-lo em condições de uso.

b) Meça as resistência combinadas entre os terminais do SCR depois de fazer sua identificação. O SCR deve estar fora do circuito.

c) Compare as medidas obtidas com as mostradas na figura 25. Veja que apenas uma medida deve resultar em baixa resistência.

 

A figura 4 mostra os resultados das provas.

 

Figura 4 - As leituras obtidas nos testes
Figura 4 - As leituras obtidas nos testes

 

 

Interpretação dos Resultados

Se as medidas de resistências e continuidades forem as indicadas na figura 25, então o SCR provalvemente se encontra bom (esse teste não é definitivo). No entanto, se mais de uma resistência ou continuidade for baixa ou ainda todas as medidas forem de altas resistências então com certeza o SCR se encontra em curto ou aberto.

 

Observação

Observamos que para os SCRs de maiores potências, em princípio os testes também são válidos, mas a corrente de prova baixa dos multímetros pode falsear os resultados. Será interessante ter um SCR bom do mesmo tipo para fazer comparações. A consulta à folha de características do componente pode ajudar neste caso.

 

b. Usando uma Lâmpada de Prova

O teste com uma lâmpada de prova simula o funcionamento do SCR, devendo o leitor contar com um resistor de 2k2 k ?, um resistor de 22 k ? e um diodo 1N4004 para o caso de provas na rede de 110 V. Só devem ser provados SCRs até 30 A com tensões de trabalho a partir de 200 V.

Para uma lâmpada ligada à rede de 220 V só devem ser provados SCRs com tensões de trabalho de 350 V ou mais e correntes na mesma faixa que no caso anterior. A corrente de prova de diosparo será da ordem de 50 mA. Assim SCRs que precisarem de maior corrente de disparo não poderão ser testados com esse circuito. O circuito de prova é mostrado na figura 5.

 

Figura 5 - O circuito de teste com uma lâmpada de prova
Figura 5 - O circuito de teste com uma lâmpada de prova

 

 

Procedimento

a) Inicialmente identifique os terminais do SCR ligando apenas a lâmpada e a alimentação. Deixe o terminal de comporta livre e conecte o circuito à rede de energia.

b) Depois, desligue por um instante a alimentação e conecte o diodo e o resistor de 470 ?.

c) Observe o que ocorre com a lâmpada.

 

Interpretação da Prova

Sem o diodo e o resistor de 470 ? no circuito, a lâmpada deve permanecer apagada. Conectando-se o resistor e o diodo a lâmpada deve acender com aproximadamente metade do brilho máximo (o SCR é um diodo e portanto um dispositivo de meia onda). Se isso ocorre, o SCR está bom.

Se ao colocar o SCR no circuito em o resistor e o diodo a lâmpada já acender com brilho máximo, o componente se encontra em curto. Se ao ligar o diodo e o resistor de 470 ? a lâmpada não acender, o SCR se encontra aberto.

 

Observação

Dependendo da corrente de disparo do SCR pode ser necessário reduzir o resistor para a realização dos testes. Se não houver o disparo com um resistor de 470 ?, tente um de 270 ? e até mesmo um de 150 ?.

 

c. Medida da corrente de disparo

Na figura 6 mostranos como implementar um simples circuito de teste para SCRs, principalmente os da série TIC e equivalentes até uns 30 A com correntes de disparo de até 20 mA para determinar sua corrente de disparo..

 

Figura 6 - Arranjo para medir a corrente de disparo
Figura 6 - Arranjo para medir a corrente de disparo

 

Procedimento

a) Identifique os terminais do SCR que vai ser testado, conectando depois o componente no circuito.

b) Coloque o potenciômetro na posição de mínimo. , Ligando o circuito, observe a lâmpada indicadora.

c) Depois, atue sobre P1 observando os indicadores e o momento em que a lâmpada acende..

 

Interpretação das Provas:

Para um SCR em boas condições, ao fazermos sua conexão ao circuito e ligarmos a alimentação, a lâmpada deve permanecer apagada. Se a lâmpada acender o SCR se encontra em curto. Alcançando a posição em que a lâmpara acende podemos ler no multímetro a corrente de disparo.

 

Observação

Neste caso podemos reduzir o resistor de comporta para testar um SCR que precise de maior corrente de disparo. Valores entre 150 ? e 330 ? podem ser experimentados.

 

d. Usando o Osciloscópio

Podemos usar o um circuito de teste para visualizar as condições de disparo de um SCR e assim também 7.

 

Figura 7 - Usando um osciloscópio para testar um SCR
Figura 7 - Usando um osciloscópio para testar um SCR

 

Nesse circuito simulamos no NI Multisim um controle de potência convencional que o leitor pode montar na prática, sem precisar de um osciloscópio para SCRs com correntes de disparo até 50 mA e para a rede tanto de 110 V como 220 V. Em série com o resistor pode ser ligado um potenciômetro de 100 k para controlar o brilho da lâmpada. Também pode-se substituir o Diac por uma lâmpada neon comum.

Para SCRs de menor tensão use uma fonte de corrente alternada apropriada. Nesse caso, o diac deve ser capaz de disparar com a tensão de teste

 

Procedimento:

a) Ajuste o osciloscópio para obervar sinais de 60 Hz com uma amplutude de aproximadamente 150 V.

b) Ligue o circuito da forma indicada de modo a ter as formas de onda mostradas na figura 7.

c) Alterando-se o valor de R1, deve-se obter a alteração do semiciclo do sinal conduzido.

 

Caso o SCR não se encontre em bom estado, essas formas de onda não serão obtidas. Algumas formas de onda indicando um SCR com problemas são mostradas na figura 8.

 

Figura 8 - Formas de onda observadas
Figura 8 - Formas de onda observadas

 

Observação

Esse circuito não se encontra isolado da rede de energia, por isso o máximo de cuidado deve ser tomado para que suas partes vivas não sejam tocadas ou entrem em contacto indevido com os equipamentos de teste.Uma boa medida de precaução para se trabalhar com esse circuito de teste consiste no uso de um transformador de isolamento

 

Conclusão

O teste de componentes eletrônicos é uma arte. A grande variedade de tipos e dentro de um mesmo tipo, as diferentes características exigem muito cuidado de quem testa. Os resultados que para um podem indicar que estão bons, para outro podem significar justamente o oposto.

Na nossa série de livros "Como Testar Componentes" procuramos dar alternativas para o teste da maioria dos componentes modernos usados em eletrônica. Todo profissional deve ter esta série de livros em seu tablet ou laptop para consulta imediata quando precisar.

 

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Opinião

Terminando mais um ano (OP198)

Estamos chegando ao final de mais um ano de muito trabalho. Não temos que nos queixar de nossas realizações. Fizemos muito e constatamos que temos ainda muito mais por fazer. Os 365 dias de 2019 não foram suficientes para colocarmos em prática todas as nossas ideias, muitas das quais ficaram para o próximo ano.

 

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Aprovar tudo costuma ser ignorância; reprovar tudo, malícia. (Aprobarlo todo suele ser ignorância; reprobarlo todo, malícia.)
Gracián (1601 -1658) - O Político Dom Fernando, o Católico - Ver mais frases


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