No artigo anterior discutimos as diferenças entre os contatores de estado sólido e os relés de estado sólido (SSR e SSC). Vimos que existem algumas dúvidas sobre o ponto em que um tipo de componente se distingue do outro. No entanto, se levarmos em conta que basicamente os dois controlam correntes (que podem ser intensas) a partir de um sinal elétrico, podemos explorar os pontos em comum desses dispositivos com alguns circuitos que selecionamos.
Se você está projetando uma aplicação de potência para controlar um motor, um solenoide ou outra carga de alta corrente, certamente deve estar pensando em usar um relé de estado solido ou ainda um contator.
Conforme vimos, um relé de estado sólido ou um contator podem ser utilizados como chaves estáticas, ou seja, circuitos que a partir de um comando de baixa corrente acionam uma carga de muito maior potência.
Este comando pode vir desde um pequeno interruptor, um reed-switch acionado por um imã até um circuito de controle mais complexo, como o que faz uso de um microcontrolador.
Selecionamos no nosso grande acervo de circuitos alguns que podem ser utilizados com esta finalidade, sendo denominados chaves estáticas ou contatores.
Circuitos práticos
1) Contator ou chave estática biestável DC
Apesar de não ter isolamento, o que seria conveniente numa aplicação conectada à rede, este contator ou biestável de potência foi encontrado em documentação antiga. No entanto, ele pode ser elaborado com base em SCRs modernos assim como o transistor pode ser um equivalente.
O capacitor C1 é do tipo despolarizado com uma tensão de trabalho de pelo menos 100 V, pois ele fica sujeito a cargas que se invertem. O circuito é dado na figura 1.
Veja que na versão original o pulso de controle é de alta intensidade, mas o circuito pode ser modificado para trabalhar com pulsos gerados por um microcontrolador.
2) Contator ou chave sintonizada AC
Este circuito usa dois SCRs em oposição para controlar os dois semiciclos da alimentação da tensão alternada da rede. Os SCRs devem ser escolhidos de acordo com a corrente da carga que deve ser controlada.
Neste circuito a carga liga com a entrada positiva e desliga quando ela é aterrada. Veja que esta etapa de entrada pode ser alterada para que o circuito opere com sinais de um microcontrolador. O circuito é mostrado na figura 2.
Evidentemente, os SCRs devem ser dotados de bons dissipadores de calor.
3) Contator com dois SCRs
Este contator mecânico usa dois SCRs para controlar cargas de potência alimentadas pela rede de energia. Os SCRs podem ser tipos equivalentes modernos, já que a configuração foi encontrada numa documentação antiga.
Outra alteração seria o uso de um reed-switch para o controle, caso em que podemos ativar o circuito pela aproximação de um imã. O circuito poderia então ser usado como uma chave de fim de curso ou acionamento em aplicações diversas. A figura 3 mostra o circuito.
Veja que para uma carga de 15 ohms, como indicado, com os tipos originais de SCRs a corrente é de 8 A aproximadamente.
4) Chave estática ou contator com SCR
Com um pequeno reed relé de 5 V este circuito pode ser usado como um shield. A potência da carga dependerá do SCR usado. O circuito é de uma documentação antiga.
Os SCRs devem ser dotados de dissipadores e os diodos devem ter a capacidade de conduzir a corrente da carga.
5) Contator para circuito DC
Este circuito é indicado para o controle de uma carga de corrente contínua até 5 A usando um interruptor mecânico. No caso, é utilizada uma chave de 1 polo x 2 posições.
Os SCRs empregados são da publicação antiga original. SCRs modernos podem ser empregados, de acordo com a carga que deverá ser controlada. O circuito é dado na figura 5.
Os valores dos componentes podem ser alterados para os padronizados atuais. Por exemplo, 220 ohms, 220 k e 820 ohms para os resistores e 4,4 uF para C2.
6) Simples contator com triac
Este contator ou chave de potência com triac, como também pode ser encontrado neste site tem uma configuração muito simples. O interruptor pode ser do tipo reed, acionado por um imã, ou mesmo um pequeno interruptor de baixa corrente.
O triac deve ter capacidade de corrente de acordo com a carga controlada e tensão de acordo com a rede de energia em que ele deve ser usado. O circuito é mostrado na figura 6.
Também pode ser usado um reed relé de 5 V e baixa corrente para o caso do uso como shield.
7) Contator isolado
Este circuito usa um transformador de isolamento para possibilitar a operação de modo seguro de cargas alimentadas pela rede de energia. O transformador de isolamento é de tipo com relação de espiras de 1:1.
Na construção caseira deste transformador faça dois enrolamentos de 100 espiras cada um num pequeno bastão de ferrite de 5 a 8 cm de comprimento.
O transistor unijunção pode ser o 2N2546. Com o sinal de controle o circuito gerará sinais de 600 a 6 000 Hz para o disparo do triac. Figura 7.
Veja que a tensão de controle pode vir de um microcontrolador, caso em que C1 deve ser ajustado para operar na faixa desejada de potências.
8) Contator reversível para motor
Este circuito usa dois triacs para alimentar um motor reversível alimentado pela rede de energia. O circuito é de uma documentação antiga, servindo apenas para motores reversíveis de dois enrolamentos.
O capacitor C é tipicamente de 100 nF do tipo de 400 V despolarizado.
9) Contator DC temporizado
Este circuito, que pode ser usado como shield, desliga depois do intervalor determinado pelo ajuste de R2 e pelo valor de C2. Este capacitor pode ser aumentado para a obtenção de intervalos maiores.
O capacitor C1 deve ser de tipo despolarizado ou elaborado com dois eletrolíticos em oposição. Veja na figura 9 o circuito.
Os SCRs devem ser de acordo com a carga e o unijunção pode ser o 2N2646.
Conclusão
Na nossa seção banco de circuitos o leitor poderá encontrar dezenas de circuitos que se enquadram na categoria de relés de estado sólido ou contatores.
Bastará digitar palavras chave como controle de potência, relé de estado sólido, chaves de potência, interruptores de potência etc.
