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Dimmer - Controlador de Potência
(Furadeiras elétricas, lâmpadas etc.)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Apresentação
Na Sala 03, item 09, já tivemos a oportunidade de apresentar um "Dimmer ... com TRIAC" <== veja!
Esse projeto de Controlador de Potência que agora apresentamos, tem (e isso o diferencia do projeto anterior) dupla etapa defasadora, a qual permite, através do potenciômetro, variar com acuidade o ponto em que o TRIAC entra em condução (em relação ao instante em que a tensão da rede passa pelo valor ZERO).
Essa rede de controle é formada por C2, C3, R1, R2 e R3. O DIAC D1 conduz abruptamente quando a tensão em C3 atinge uma amplitude determinada e isso faz o TRIAC conduzir potência para a carga.
No restante, esse Controlador é bastante convencional e, como tal, explora a variação do ângulo de condução de um tiristor, no caso um TRIAC, que permite o aproveitamento de ambas as alternâncias da tensão alternada da rede domiciliar (um SCR só permite aproveitar uma das alternâncias).

Comentários
A máxima intensidade de corrente que o TRIAC indicado (TIC226B) é capaz de controlar é 8 A. Isso limita a potência máxima a algo acima de 800 W, para a rede de 117 VAC. Se o Controlador for utilizado para variar o 'brilho' (potência) de lâmpadas incandescentes, devemos lembrar que 'lâmpada incandescente' não é resistor ôhmico; sua resistência varia acentuadamente com a temperatura. Assim, quando 'apagada', filamento frio, sua resistência é bem baixa e ao ser 'ligada' via Controlador, permitirá fluxo de corrente de intensidade bem acima do valor nominal. Nesse caso, não é aconselhável exceder os 500 W de lâmpadas ligadas ao Controlador. Podemos, todavia, aumentar a potência suportada pelo Controlador, substituindo-se o TIC 226B por outras unidades dessa série, como o TIC 226C para 300 V ou o TIC 226D para 400 V, este último adequado para redes elétricas de 220 VAC (nesse caso, empregue capacitores com tensão de isolação de 400 V ou mais). Nestes casos, a potência controlada supera os 1700 W.

No projeto original, os valores dos componentes R3 e C3 podem ser alterados (conforme sua disponibilidade local) mas, todavia, como existe uma interdependência entre eles, convém substituí-los conforme a seguinte tabela:

R3 (kW) C3 (mF)
47 0,33
100 0,22
200 0,1

Esse projeto tem seu desenvolvimento também voltado para o controle de motores universais (caso das furadeiras elétricas, liquidificadores, batedeiras de bolo e eletrodomésticos em geral), que constituem 'cargas indutivas' e, como tal, necessita de um filtro para interferência e para proteção do TRIAC e DIAC.
Quem se incumbe dessas tarefas é a rede constituída por C1 e XRF1. Esse reator XRF1 deve ser confeccionado enrolando-se 40 espiras de fio de cobre esmaltado de diâmetro 1 mm (fio 18 AWG), duas camadas de 20 espiras, sobre um pequeno bastão de ferrita de 6,3 mm de diâmetro (1/4"). Para o caso de motores elétricos, a ausência desse filtro (C1 + XRF1) pode causar danos no TRIAC e DIAC.

Componentes

Semicondutores
TRIAC - TIC226B, TIC226C ou TIC226D
DIAC   - D3202U ou equivalentes
Resistores (1/4 W, 10%)
R1 - 100 k
W
R2 - 47   k
W
R3 - potenciômetro; ver tabela acima.
Capacitores
C1, C2 - 0,1
mF, 250 V
C3 - ver tabela acima.
Diversos
XRF1 - reator de filtro (no texto acima),
plaqueta de CI, fio, solda, dissipador etc.

Circuito esquemático

Circuito impresso e componentes

Montagem na caixa plástica

Observe que o potenciômetro leva apoiado no fundo de sua carcaça o CI com seus componentes; ele é aparafusado em uma caixa plástica. O terminal 'livre' do potenciômetro, na ilustração acima, pode ser ligado ao terminal central. Essa montagem não apresenta pontos críticos, salvo quanto à segurança, uma vez que o circuito fica diretamente ligado na rede elétrica domiciliar; suas partes metálicas não devem ficar expostas ao usuário.
O TRIAC deve dispor de um dissipador de calor. Se for usada uma caixa metálica, esta poderá servir de dissipador e, nesse caso, para isolação elétrica, deve-se usar a tradicional folha de mica (pois a parte metálica do TRIAC está ligada eletricamente a um de seus terminais). A eficiência da troca de calor entre o TRIAC e a caixa metálica aumenta bem com a aplicação de uma fina camada de graxa de silicone entre o tiristor e a folha de mica e entre esta e o painel metálico da caixa.

Dimmer de alta potência
Muitos são os consulentes do Feira de Ciência que escrevem perguntando como 'alterar' o circuito para ser usado como 'controlador de temperatura de chuveiro elétrico'. Em essência a 'alteração' a ser feita é a troca do TRIAC para BTA26 ou BTA41.
O BTA26 é para 25 A e o BTA41 é para 40A. Todos os TRIACs da linha BTA são de carcaça isolada. O detalhe de montagem mais importante é sobre a dissipação de calor desses BTAs, para a qual se recomenda o uso do próprio cano do chuveiro. Fazer o dissipador no cano tem como principal vantagem o resfriamento à água.

Observação de consulente
Um amigo (e consulente do Feira de Ciências) lá das Minas Gerais, escreveu-me relatando um efeito observado quando usou deste dimmer para controle de uma Makita de cortar mármore, 127 VAC, 1300 W e 13 000 rpm. Ele informou que a máquina começa a ´trepidar´ (ele usou o termo ´repicar´), conforme vai girando o potenciômetro que controla a velocidade, a partir do início.
Realmente, para motores de alta rotação, o faiscamento nos carvões (escovas) pode causar ´reflexos´ na operação do dimmer. Neste caso, a solução é simples, basta acrescentar um novo filtro (idêntico ao XRF1) na saída do circuito. Para isto, separar (cortar) um dos fios que vai para a tomada e lá inserir um novo XRF1.

Segundo ele, após a ´cura´ do mal, o funcionamento melhorou 95%. Retornei sugerindo que acrescentasse no novo XRF1 (agora um XRF2), mais uma camada de 20 espiras do fio 16 que ele usou. Tudo resolvido!

[Atualizado em 11/07/2010]

 


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