Provador de SCRs (INS352)

Os SCRs são componentes que aparecem com bastante frequência nas montagens que descrevemos. Como todos os componentes eletrônicos estão também sujeitos à problemas que vão desde características modificadas já na compra, até a queima em sobrecargas devidas a acidentes na montagem ou erros. A prova de um SCR é' muito simples, e o provador que descrevemos poderá prestar uma grande ajuda aos que costumam utilizar este componente com frequência.

Os SCRs são dispositivos de estado sólido que possuem apenas dois estados: condução e não condução. Operam, portanto, como relês de estado sólido ou comutadores acionados por correntes.

Na figura 1 temos o símbolo de um SCR em que são destacados seus 3 elementos: o anodo (A), o catodo (C ou K), e a comporta (G).

Figura 1 – Símbolo e aspectos

Ligando-se uma fonte de alimentação entre o anodo e o catodo, de modo que o anodo fique positivo em relação ao catodo, inicialmente não haverá circulação de corrente entre ambos, Diremos que o SCR se encontra em seu estado de não condução.

Para disparar o SCR deveremos fazer circular pela comporta (G) uma corrente cujo sentido é indicado na figura 2.

Figura 2 – Disparando o SCR

Essa corrente, muito mais fraca que a corrente principal que circulará entre o anodo e o catodo provocará o disparo do SCR que então poderá alimentar um circuito que esteja ligado em série com ele.

Uma das características importantes do SCR é que, uma vez disparado pela pequena corrente de comporta, o SCR ainda continua conduzindo a corrente principal.

Esta corrente só poderá ser interrompida se o SCR for momentaneamente curtocircuitado ou então a corrente principal for desligada por uma fração de segundo, conforme sugere a ligação de interruptores da figura 3.

Figura 3 – Desligando o SCR

Os SCRs mais comuns em nosso mercado e citados com grande frequência em nossas montagens são os da série C106 que são fabricados por diversas empresas com denominações aproximadas como TlC106, MCR106, lR106, etc.

Tais SCRs operam com uma corrente de até 4A e são produzidos em versões para tensões entre 50 e 400 V.

A escolha do SCR para uma determinada aplicação dependerá da tensão que deverá aparecer entre seus terminais, com uma margem de segurança de mais de 50%.

Por exemplo, para uma aplicação em que a tensão de alimentação seja de 3, 6, 9 ou 12 V, o SCR usado pode ser do tipo de 50 V.

Para aparelhos que serão ligados na rede de 110 V o SCR usado pode ser o de 200 V, e para aparelhos que serão ligados na rede de 220 V o SCR deve suportar 400 V.

FALHAS DE SCRs

Mesmo podendo suportar correntes diretas muito intensas, ou seja, correntes entre o anodo e o catodo de até 4A os SCRs podem com facilidade queimar-se em certas condições.

Um dos casos em que a queima do SCR pode ocorrer é quando uma corrente excessiva circula pelo seu eletrodo de comporta. A ligação deste componente invertido pode causar a circulação de correntes elevadas pela sua comporta, causando sua queima.

Outro caso que pode ocorrer é o da aplicação de uma tensão inversa à normal, ou seja, de polaridade negativa à comporta do SCR quando este estiver com o anodo negativo em relação ao catodo. Este fato que pode acontecer acidentalmente nos circuitos de corrente alternada terá como consequência a queima do SCR.

Existem ainda os casos em que as características dos SCRS que são bem flexíveis caem fora das especificações normais dos fabricantes.

Nestes casos os SCRs podem negar-se a funcionar em determinados circuitos mais críticos se bem que estejam em boas condições para serem usados em outros.

Os leitores podem então pensar que tais componentes se encontram “queimados" jogando-os fora quando poderiam ser guardados para serem aproveitados em outra aplicação menos crítica em que os mesmos poderiam funcionar perfeitamente!

O NOSSO PROVADOR

Descrevemos duas versões para o nosso provador de SCRs: uma que faz a prova em baixa tensão podendo ser usada para analisar o comportamento de SCRs a partir de 50 V e outra para alta-tensão que permite que somente SCRs com tensões compatíveis com a rede local sejam analisados.

Vejamos com funcionam as duas versões, já que o princípio é o mesmo:

Os provadores que descrevemos fazem a prova dinâmica dos SCRs, ou seja, alimentam o semicondutor com uma corrente alternada e fazem seu disparo de modo que somente os semiciclos positivos devam ser conduzidos (figura 4).

Figura 4 – Condução de meia onda

Veja o leitor que os SCRs são como diodos, conduzem a corrente num único sentido, de modo que, se alimentados por uma corrente alternada somente conduzirão os semiciclos positivos.

Ligando uma lâmpada em série com o SCR esta deverá acender somente com os semiciclos positivos que são conduzidos pelo SCR quando ele disparar e permanecer apagada se ele não disparar.

Por outro lado, ligando outra lâmpada em paralelo com o SCR, esta deve acender com os semiciclos negativos da alimentação os quais não passam pelo SCR, devendo passar por ela. Se a lâmpada apagar na prova é sinal que o SCR se encontra conduzindo os dois semiciclos o que significa que o mesmo se encontra em curto. Neste caso a lâmpada ligada em série acenderá normalmente (figura 5).

Figura 5 – Circuito básico de teste

O disparo também é analisado sendo feito manualmente pelo provador.

No caso, um interruptor de pressão é utilizado, aplicando à comporta do SCR um sinal de intensidade de acordo com suas características para fazer o disparo.

Se o SCR estiver bom haverá a comutação com o acendimento da lâmpada destinada à indicação deste estado.

Em suma, o provador terá duas lâmpadas indicadoras e um interruptor de pressão. Uma das lâmpadas será de muito maior potência que a outra de modo a haver uma diferenciação das correntes circulantes, um princípio do próprio circuito.

Nos testes teremos então as seguintes possibilidades:

a) SCRs colocados no circuito com o interruptor de pressão não acionado: inicialmente.

1. L1 acesa com muito pequeno brilho, e L2 brilhando normalmente é sinal que o SCR se encontra em bom estado.

2. Apertando o interruptor, L1 acende e L2 tem seu brilho reduzido permanecendo no entanto acesa.

1. L1 acesa e L2 apagada indica que o SCR se encontra em curto.

2. Apertando o interruptor de pressão não há modificação de estado.

1. L1 acesa Com muito pequeno brilho e L2 acesa com brilho normal.

2. Ao apertar o interruptor não há modificação no brilho das lâmpadas - o SCR se encontra aberto.

Este provador pode ser usado convenientemente apenas com SCRs de pequena corrente de disparo como os da série 106. Para outros tipos devem ser feitas modificações no circuito segundo as suas características.

MONTAGEM

As duas versões podem com facilidade ser montadas em pontes de terminais dado o número reduzido de componentes e instaladas em pequenas caixas de madeira ou plástico. Não é preciso usar placa de circuito impresso justamente pela pequena quantidade de componentes que nela seriam instalados.

Na figura 6 temos o circuito completo para a versão que faz a prova em baixa tensão, enquanto que na figura 7 temos o circuito completo que faz a prova em alta tensão.

Figura 6 – Circuito de baixa tensão

Figura 7 – Circuito de alta tensão

Para a versão de baixa tensão, na figura 8 temos a disposição dos componentes. As garras jacaré são usadas para fazer a conexão dos SCRs em prova ao circuito.

Figura 8 – Circuito de baixa tensão em ponte de terminais

Obedeça cuidadosamente a disposição dos terminais para não ter indicações falsas de estado ou mesmo estragar o componente.

Para a versão em alta tensão a disposição dos componentes na ponte de terminais é mostrada na figura 9.

Figura 9 – Montagem para a versão de alta tensão em ponte de terminais

São os seguintes os principais cuidados que devem ser tomados com a montagem deste provador nas duas versões:

a) Não faça confusões com as lâmpadas L1 e L2 na versão de baixa potências. L1 é de maior brilho que L2, ou seja, uma lâmpada para maior corrente. Para a versão de alta tensão não inverta a ligação da lâmpada pequena com a grande.

b) O transformador usado para a versão de baixa tensão deve ter uma corrente de pelo menos 500 mA. O enrolamento de baixa tensão é o que usa fio esmaltado grosso. O primário deve ter uma tensão de acordo com a rede local.

c) As lâmpadas podem ser soldadas diretamente ao circuito na versão de baixa tensão ou então usados soquetes, o mesmo acontecendo em relação a versão de alta tensão. Para os dois casos sugerimos a utilização de soquetes de porcelana que podem ser facilmente fixados na caixa.

d) Os diodos têm polaridade certa para serem ligados dada pelo anel em seu corpo ou pelo símbolo pintado que permite a sua identificação. Na soldagem deste componente evite o excesso de calor.

e) O resistor R1 é o componente menos crítico desta montagem podendo ser usados resistores de 1/4, 1/8 ou 1/2 W com tolerância de 20%.

f) S1 é um interruptor de pressão do tipo usado como botão de campainha. Existem diversos tipos disponíveis sendo sua escolha feita de acordo com o gosto do montador.

Terminada a montagem, confira todas as ligações e se tudo estiver em ordem, instale o provador em sua caixa. O mesmo poderá ser, agora usado conforme as instruções dadas a seguir.

USO DO PROVADOR (2 versões)

Ligue o provador à tomada. Inicialmente nas duas versões a lâmpada L2 deve brilhar intensamente o que não acontece com L1 que deve brilhar bem menos, permanecendo quase apagada.

Na versão de alta tensão, será conveniente não tocar nas pontas de prova para fazer as conexões ao SCR pois poderá haver perigo de choque.

Faça a ligação do SCR no caso com o provador desligado.

Se o SCR estiver em curto, a lâmpada L2 deverá permanecer apagada com a ligação do mesmo ao provador, enquanto que L1 deve permanecer acesa com todo seu brilho.

L2 permanecendo apagada, aperte o interruptor. Se o SCR estiver bom, L1 deve acender, mas L2 não deve apagar. Será notada apenas uma leve redução em seu brilho.

Se o SCR estiver aberto, ao se apertar o interruptor não será notado nenhuma modificação no estado das lâmpadas.

OBS: ao soltar o interruptor na prova de disparo, o SCR deve voltar ao seu estado de não condução, ou seja, deve apagar L1 já que o circuito é alimentado por corrente alternada.

(Publicado originalmente em 1979)