Controle de energia usando SCR

SCR

O SCR ou Retificador Controlado por Silício é um dispositivo de 3 pinos, tendo três terminais básicos - ânodo, cátodo e porta. O terminal da porta é o terminal de controle para a aplicação da tensão anodo-catodo. Normalmente o silício é usado por causa de sua baixa corrente de fuga. A polaridade das tensões aplicadas ao cátodo e ânodo decide se o dispositivo está em polarização direta ou reversa e a tensão da porta decide a condução do SCR. Em outras palavras, quando a polarização direta é aplicada ao SCR, após a tensão de porta positiva adequada ser aplicada, o dispositivo começa a conduzir e é desligado apenas quando a corrente através do dispositivo é inferior à corrente de retenção. Assim, o SCR pode ser usado como um switch.

Disparo SCR:

A aplicação da tensão GATE é conhecida como disparo.

Tipos de disparo de SCR:

Geralmente, existem dois tipos de disparo:

• Disparo cruzado de tensão zero: O modo de controle de cruzamento zero (também chamado de ciclo rápido, ciclo integral ou disparo contínuo) opera ligando o SCR apenas quando o valor instantâneo da tensão senoidal é zero.
• Método de controle do ângulo de fase: O ângulo de fase é variado, isto é, a aplicação de pulsos de porta é atrasada por um certo tempo e a condução é controlada.

Circuitos de disparo:

Características do circuito de disparo:

• Os circuitos de disparo devem produzir pulsos de disparo para o tiristor em instantes apropriados.
• Deve haver isolamento elétrico entre os circuitos de disparo e o tiristor. É conseguido usando um amplificador de pulso ou um optoisolador.

Tipos de circuito de disparo:

• Circuito de disparo R:

• Circuito de disparo RC:

• Circuito de disparo UJT:

Ângulo de disparo:

O número de graus desde o início do ciclo quando o SCR é ligado é ângulo de tiro . Qualquer SCR iria começar a conduzir em um ponto específico no tensão da fonte CA . O ponto particular é definido como o ângulo de tiro. Quanto mais cedo no ciclo o SCR for ativado, maior será a tensão aplicada à carga.

Retificador controlado por SCR por Elwood Gillilan

Controle do ângulo de disparo:

O controle do ângulo de disparo pode ser usado em aplicações como controlar a velocidade dos motores do ventilador, controlar a intensidade de uma lâmpada, por meio do controle da aplicação de energia ao SCR. O controle do ângulo de disparo é obtido pela variação do tempo de aplicação dos pulsos do Gate ao SCR. A voltagem para o terminal Gate do SCR pode ser aplicada em um determinado momento decidido pela entrada remota.

Basicamente, controlar o ângulo de disparo significa gerenciar o ponto na forma de onda do sinal CA quando o SCR vai ser disparado ou em outras palavras, o tempo correspondente à forma de onda do sinal CA quando a porta SCR vai receber a tensão de alimentação CC. Normalmente, para acionar um SCR, usamos optoisolator. Para um circuito de aplicação de energia simples, onde nenhum controle de energia é necessário, normalmente detectores de cruzamento zero ou optoisoladores com detectores de cruzamento zero podem ser usados, pelos quais o SCR é acionado apenas nos níveis de cruzamento zero da forma de onda AC. Para outras aplicações que envolvem a aplicação de controle de potência, o gate é disparado por meio de pulsos e o ângulo de disparo é variado de acordo para controlar a comutação do SCR e, consequentemente, a potência do SCR.

A variação no ângulo de disparo ou variação da condução do SCR atrasando a aplicação da corrente de porta pode ser feita de duas maneiras:

• Controle de mudança de fase : Causa um atraso de condução de 0 a 180⁰. O ângulo de fase da tensão da porta é alterado em relação à tensão anodo-catodo. Em outras palavras, a tensão da porta é aplicada fora de fase com a tensão do ânodo.

Normalmente, capacitâncias ou indutâncias são usadas para esse propósito. Na combinação LR, a corrente está atrasada em relação à tensão, ao passo que, em uma combinação RC, atualmente lidera a tensão. O resistor R é variado de modo a variar o ângulo de fase pelo qual a tensão da porta se atrasa em relação à tensão do ânodo.

Os diferentes circuitos usados ​​como um deslocador de fase são os indicados:

Mudança de fase controlada digitalmente

Oscilador de mudança de fase

• Pulso de disparo: A tensão do gate também pode ser aplicada dando pulsos ao terminal do gate. O ciclo de trabalho dos pulsos pode ser variado para fornecer variação na condução.

Os pulsos podem ser gerados usando UJT ou 555 temporizadores.

O circuito de geração de pulso usando o temporizador 555

Exemplo de trabalho do controle do ângulo de disparo e sua aplicação

Diagrama de bloco mostrando o controle do ângulo de tiro para SCRs consecutivos para obter o controle de potência

O diagrama de blocos acima representa o sistema para alcançar controle de energia para motor de indução usando o controle do ângulo de disparo para SCRs consecutivos.

Antes de entrar em detalhes sobre como o controle do ângulo de disparo é obtido neste sistema, vamos dar uma olhada rápida na conexão traseira com traseira do SCR.

Aqui está um vídeo que descreve uma conexão SCR consecutiva.

Uma conexão SCR consecutiva é usada para fornecer energia CA para a carga em ambos os meios ciclos do sinal CA. Dois optoisoladores são conectados a cada SCR. No primeiro meio ciclo do sinal CA, um dos SCR conduz após ser disparado por um optoisolador e permite que a corrente passe pela carga. Na segunda metade do ciclo, outro SCR conectado na direção inversa ao do outro SCR, é acionado usando outro optoisolador e permite que a corrente flua para a carga. Assim, a carga obtém energia CA em ambos os meios ciclos.

Nesse sistema, o SCR é acionado por meio de um optoisolador que contém uma combinação de um LED e um TRIAC. Quando os pulsos são aplicados ao LED, ele emite luz que incide sobre o TRIAC e o conduz, causando os pulsos de saída do optoisolador para o SCR. O princípio envolve controlar a taxa de aplicação de pulsos variando a frequência entre pulsos adjacentes. Um microcontrolador é usado para fornecer pulsos ao optoisolador com base na entrada do botão de pressão conectado a ele. O número de vezes que o botão é pressionado decide a quantidade de atraso de aplicação dos pulsos. Por exemplo, se o botão for pressionado uma vez, o microcontrolador atrasa a aplicação do pulso em 1 ms. Assim, o ângulo em que o SCR é acionado é controlado em conformidade e a aplicação de energia CA à carga é controlada.

Crédito da foto:

• Oscilador de mudança de fase por community.fortunecity
• Mudança de fase controlada digitalmente por chinabaike