Controle de Fase Para Cargas Indutivas (ART2314)

Os problemas que ocorrem com a realização prática de controles de fase para cargas indutivas são contornados neste projeto, que pode operar diretamente na rede de 110 V (e eventualmente 220 V, com alterações) admitindo potências bastante elevadas, em função do triac escolhido. Se você está a procura de um controle de potência para cargas indutivas, examine este projeto, pois ele pode ser a solução para seus problemas.

O principal problema que ocorre no projeto e realização prática de controles de potência para cargas indutivas está no fato de haver uma defasagem entre a tensão e a corrente na carga,dificultando assim a comutação do elemento de potência, normalmente um triac.

Com a utilização de um SCR no disparo do triac, o qual se mantém ligado por um intervalo de tempo apropriado, prolongando assim o pulso de disparo, podemos garantir tanto o disparo como o redisparo do elemento de potência.

O circuito apresentado é baseado em informação técnica da GE e se presta de modo especial ao controle de potência de solenoides, eletroímãs e mesmo motores ou transformadores, que são cargas fortemente indutivas.

A corrente máxima admitida para a carga depende do triac, podendo facilmente chegar aos 25 A para os tipos comuns.

Daremos no próprio artigo uma tabela de características de triacs que poderão ser usados neste circuito, facilitando assim a escolha deste componente em função da corrente exigida pela carga.

O CIRCUITO

O setor de disparo do triac é formado por um circuito de baixa tensão que começa com a redução da tensão da rede (110 V) por meio de R1 e a sua retificação em onda completa de modo a serem obtidos pulsos conforme mostra a figura1.

Figura 1 – A retificação de onda completa

A baixa tensão passa ainda por uma segunda redução que serve para alimentar um oscilador de relaxação com o transistor unijunção 2N2646.

O zener de15V x1W serve para dar estabilidade a este oscilador, em função de eventuais alterações da tensão da rede.

Neste oscilador, o capacitor C1carrega-se através do potenciômetro de controle de velocidade (P1) até ser atingida a tensão de disparo do unijunção, quando então ocorre sua comutação.

Com a comutação temos a produçã0 de um pulso de curta duração que corresponde à descarga parcial de C1 através da junção emissor-base B1 do transistor unijunção.

Este pulso é usado para disparar um SCR que é alimentado pela tensão pulsante de baixo valor obtida diretamente a partir do retificador de onda completa.

O disparo do SCR pode ocorrer em diversos pontos dos semiciclos da alimentação.

Como uma vez disparado ele se mantém ligado até que a tensão entre seus terminais caia praticamente a zero, a largura do pulso produzido é proporcional ao tamanho do semiciclo que deve ser conduzido.

Este pulso é justamente utilizado para disparar o triac, garantido assim uma ação segura na comutação da carga.

A frequência do oscilador de relaxação determinará a quantidade média de disparos que vão ocorrer num intervalo de tempo, e assim a potência aplicada à carga.

C2 e R7 têm por função eliminar os transientes que podem ser produzidos na subida rápida da tensão na carga pela comutação do triac, responsável pela irradiação de interferências que podem afetar aparelhos como rádios e televisores instalados nas proximidades.

MONTAGEM

Na figura 2 temos o diagrama completo do aparelho.

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Na figura 3 temos a placa de circuito impresso para esta montagem.

Figura 3 – Placa para a montagem

O triac deverá ser dotado de excelente dissipador de calor, sendo por isso recomendada sua montagem fora da placa.

Os resistores R1 e R2 devem ser de fio de pelo menos 2 W de dissipação.

Para alimentação do circuito na rede de 220 V estes resistores deverão ser de 12 k x 5 W.

O diodo zener é de 1 W e sua tensão, na realidade, pode ficar entre12 e 16 V.

Os diodos são todos 1N4004 para o caso da rede de 110 V. Equivalentes como os 1N4007 e BY127 podem ser usados.

O capacitor C1 é de poliéster ou cerâmica com tensão de 25 V ou mais, mas C2 deve ser de poliéster com tensão de trabalho de 250 V ou mais.

As trilhas da placa de circuito impresso que eventualmente conduzam a corrente principal devem ser largas.

Na verdade, sugerimos que para maiores potências o circuito principal que vai da rede passando pelo triac e carga seja. feito com fios grossos.

Apenas o circuito de disparo ficaria restrito à placa de circuito impresso.

Exceto R1 e R2, os demais resistores são de ¼ W.

Os triacs que podem ser usados são os seguintes:

TIC206 (B=110 \/, D=220 V) – 4 A

TIC216 (B=110 V, D=220 V) – 6 A

TIC226 (B=110V, D=220 V) - 8 A

TIC236 (B=110 V, D=220 V) -12 A

TIC246 (B=110 V, D=220 V) -16 A

TIC263 (B=110 V, D=220 V) – 25 A

A corrente de disparo de todos estes triacs da Texas Instruments é de 50 mA.

PROVA E USO

A prova de funcionamento pode ser feita com um transformador comum de alimentação como carga ou outro tipo qualquer de dispositivo indutivo.

Variando a frequência do oscilador de relaxação em P1 deveremos verificar uma variação correspondente da tensão sobre a carga, a qual pode ser monitorada com um multímetro na escala de tensões alternadas apropriada.

Para modificar a faixa de variação, se ocorrerem limites fora dos desejados, podemos alterar o valor de C1.

Comprovado o funcionamento é só utilizar o aparelho, observando suas limitações e cuidados na instalação.

Estes cuidados são importantes tendo em vista que o elemento de controle (P1) tem conexão direta com a rede de alimentação. Sua instalação em caixa bem isolada é muito importante para garantir esta segurança.