Controle de Carga de Corrente Alternada - DIMMER
Até agora aqui no Blog Eletricidade Elétrica e no nosso canal do Youtube, mostramos circuitos de controle de carga direcionados para corrente contínua. Neste tema ainda falta falar de PWM, que é dos tipos de controles de cargas de corrente contínua. Caso não esteja muito claro para você, os exemplos de controle de carga de corrente contínua que apresentamos foram os circuitos de fontes de alimentação. Com elas, controlamos linearmente, nos exemplos até então apresentados, a potência na carga. Lembrando a segunda lei de Ohm onde mostra que a potência é o produto da tensão com corrente.
Pois bem, mas se quisermos controlar a potência de uma carga de corrente alternada. Bom se a carga for puramente resistiva, sabe-se que que um resistor tem o mesmo comportamento em corrente alternada ou contínua. Então é válido dizer que montar um dos circuitos apresentados e dimensioná-los para os níveis de tensão e corrente para uma carga resistiva, são válidos.
Mas se a carga for um motor que só funciona em corrente alternada. Então temos que utilizar um outro tipo de circuito que abordaremos agora. Porém antes de falar sobre controle de potência de uma carga de corrente alternada, voltaremos no tempo das antigas máquinas de costura.
O controle do motor de uma antiga máquina de costura era dado com o uso de um resistor variável de grande potência em série com o motor. Esse resistor se chamava reostato. Ele drenava parte da potência entregue a carga proporcionalmente a potência exigida. Era, grosseiramente falando, um grande potenciômetro.
A desvantagem deste equipamento era a grande energia dissipada em forma de calor e com isso ainda o alto consumo de corrente. Levando em consideração os valores a figura 1, onde:
V = 220V; I = 450mA ; P = 100W
O motor com a potência consumida de 100W estará em velocidade máxima. Agora diminuindo a velocidade reduzindo para 30% da potência do motor.
Então,
P_reostato = P_total_do_motor – P_30%
A equação mostra que 70W serão dissipados em forma de calor no reostato para se ter apenas 30W de potência útil no motor. Porém como dito, este tipo de controle não é mais utilizado devido a ineficiência energética do mesmo. No geral será sempre consumido 100W do circuito independente da potência utilizada pelo motor para este caso.
Mas há um circuito eletrônico em que aplicamos a carga a potência que queremos abaixo do seu valor total sem perdas significativas. Para isso utilizaremos um TRIAC (Triode for Alternating Current), que é a união de dois tiristores (SCR) em antiparalelo com um terminal único de disparo. Ele irá conduzir ao receber uma tensão em seu terminal de gate.
Com ele, mudaremos o valor RMS (Root Means Square) da tensão senoidal deformando a onda, conduzindo somente frações dos semiciclos positivos e negativos, já que o Triac conduz em ambos os sentidos. Para isso ele tem que ser disparado em cada semiciclo senoidal, e este circuito de disparo será feito com um potenciômetro de 100KΩ, um resistor de 10KΩ, um capacitor de 330nF e um Diac, que é um diodo duplo em antiparalelo também. O potenciômetro junto com o resistor irão limitar o tempo carga do capacitor que fará o Diac entrar em condução e disparar a tensão no terminal gate do Triac, fazendo ele conduzir em um instante de tempo. E o atrativo deste circuito, é que pouca energia será dissipada em forma de calor pelo TRIAC, e por isso tem que ser instalado nele um dissipador de calor. Este circuito é popularmente chamado de dimmer.
As figuras a seguir mostram o esquemático do circuito, sua montagem em matriz de contato (protoboard) e também algumas opções de gabinetes para se montar o circuito pronto.
Sabemos que o ideal não é utilizar a matriz de contato para circuitos de alta tensão, pois o perigo de choque é muito alto. Preste muito atenção e tenha sempre cuidado ao manusear um equipamento ou experimento em alta tensão. Se possível, isole todas as partes metálicos expostas que ofereçam risco de choque.
Aqui na oficina que fazemos os circuitos mostrados no Blog e no Canal, eu fiz este mesmo circuito para controlar a velocidade de uma furadeira convencional instalada em um suporte de bancada. Esta furadeira tem a opção de duas velocidades, mas para alguns serviços, por exemplo furar uma PCI para a passagem de terminais de componentes PTH, a velocidade 1 da furadeira já é alta. Com o controle de tensão, eu consigo velocidades menores e com isso um trabalho mais seguro e com mais qualidade. Este circuito eu montei com componentes reaproveitados, e instalei a placa pronta dentro de uma case de fonte de notebook. Fiz alguns furos na área onde está instalado o dissipador de calor para melhor ventilação.
Também montei um outro circuito dentro de uma caixa de passagem para servir a bancada nos testes para alguns aparelhos ligados a alta tensão. Uso este circuito montado principalmente para testar motores CA e verificando seu comportamento. Uso como se fosse um VARIAC, para dar mais segurança nos testes e também não danificar ainda mais o equipamento caso o mesmo esteja com algum dano.
Este então foi o circuito que queria apresentar para vocês. É um circuito comum, que já tem bastante material sobre ele na internet e em algumas literaturas, mas tentei explicar mais sobre ele, seu funcionamento e também trazer alguns exemplos de onde ele pode ser empregado. Caso tenham dúvidas, sugestões ou críticas, usem o campo de comentários para escrevê-las ou podem entrar em contato comigo por e-mail, cujo endereço deixarei no final desta postagem. E também se replicarem este ou outros circuitos que apresentei aqui no Blog e no Youtube, e se quiserem compartilhar com o pessoal, podem me enviar fotos pelo o mesmo e-mail abaixo, que no final de casa vídeo do Youtube eu disponibilizarei para o pessoal ver.
Lembro vocês que no Canal Eletricidade Elétrica no Youtube terá um vídeo explicando o circuito, mostrando testes e alguns exemplos de uso. Peço sempre que verifiquem sua inscrição no canal, deixem seus likes nos vídeos e comentem também, pois isto ajuda muito o canal a crescer e mostrar mais conteúdos para você.
Agradeço sua atenção, sua audiência.
Luiz Cherem
Referências Bibliográficas
MENESES, André; Tiristor – Triac; Mundo Engenharia; 13 de jul. 2018; Disponível em: http://mundoengenharia.com.br/tiristor-triac. Acesso em: 29 nov. 2021.
STMicroelectronics; BTA24, BTB24, BTA25, BTA26 AND T25 SERIES; Rev 9; Jul. 2006; Disponível em: https://www.st.com/resource/en/datasheet/t25.pdf; Acesso em: 30 nov. 2021
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