Qual é a função de um tiristor em circuitos elétricos?

Qual é a função de um tiristor em circuitos elétricos?

No domínio da engenharia elétrica, o tiristor é um componente chave que desempenha um papel vital em vários circuitos elétricos. Como fornecedor de peças elétricas, testemunhei em primeira mão as diversas aplicações e funções dos tiristores, que alimentam uma ampla gama de dispositivos e sistemas elétricos há décadas. Neste blog vou me aprofundar no que é um tiristor, seus diferentes tipos e, o mais importante, suas funções em circuitos elétricos.

O que é um tiristor?

Um tiristor é um dispositivo semicondutor com quatro camadas alternadas de materiais tipo P e tipo N, formando três junções PN. É uma chave biestável, o que significa que possui dois estados estáveis: o estado OFF (não condutor) e o estado ON (condutor). Uma vez que um tiristor é acionado no estado LIGADO, ele permanece conduzindo mesmo que o sinal de disparo seja removido, até que a corrente que flui através dele caia abaixo de um determinado valor chamado corrente de retenção.

O tipo mais comum de tiristor é o retificador controlado de silício (SCR), amplamente utilizado em aplicações de controle de potência. Outros tipos incluem o tiristor de desligamento de porta (GTO), o TRIAC e o SCR ativado por luz (LASCR). Cada tipo tem suas próprias características e funções exclusivas, mas todos compartilham as propriedades fundamentais de comutação dos tiristores.

Tipos de tiristores e suas aplicações

Silício - Retificador Controlado (SCR)

O SCR é o tipo de tiristor mais básico e amplamente utilizado. É usado principalmente para retificação e controle de potência. Em um circuito retificador, um SCR pode converter corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC). Ao contrário de um simples retificador de diodo, um SCR pode controlar a quantidade de energia fornecida à carga ajustando o ângulo de disparo, que é o ponto no ciclo CA no qual o SCR é acionado para condução.

Por exemplo, num sistema de controle de velocidade do motor, um SCR pode ser utilizado para regular a tensão aplicada ao motor, controlando assim a sua velocidade. O SCR permite um controle de potência eficiente e preciso, que é essencial em muitas aplicações industriais e de consumo.

Gate - Tiristor de desligamento (GTO)

O GTO é um tipo especial de tiristor que pode ser desligado aplicando uma corrente de porta negativa, além de ser ligado por uma corrente de porta positiva. Essa capacidade de ser desligado o torna adequado para aplicações onde é necessária comutação rápida, como em circuitos CC de alta potência e aplicações de energia de pulso.

Em um sistema de acionamento CC de alta potência, um GTO pode ser usado para controlar o fluxo de potência para o motor, permitindo aceleração e desaceleração rápidas. Também pode ser usado em fontes de alimentação para aceleradores de partículas e outros dispositivos de alta energia.

TRIAC

Um TRIAC é um tiristor bidirecional que pode conduzir corrente em ambas as direções. É comumente usado em aplicações de controle de energia CA, como dimmers de luz e controladores de velocidade de motores. Ao contrário de um SCR, que só pode conduzir corrente em uma direção, um TRIAC pode controlar a energia em um circuito CA sem a necessidade de circuitos complexos de retificação e inversão.

Por exemplo, em um dimmer doméstico, um TRIAC pode ser usado para variar a quantidade de energia fornecida à lâmpada, permitindo ao usuário ajustar o brilho. O TRIAC fornece uma solução simples e econômica para controle de energia CA.

Luz - SCR ativado (LASCR)

O LASCR é acionado em condução por luz, em vez de por um sinal de portão elétrico. É frequentemente usado em aplicações onde é necessário isolamento elétrico, como fotocopiadoras, impressoras e sistemas de comunicação óptica.

Em um sistema de comunicação óptica, um LASCR pode ser usado para converter sinais ópticos em sinais elétricos, fornecendo uma maneira confiável e eficiente de transmitir dados em longas distâncias.

Funções dos Tiristores em Circuitos Elétricos

Controle de energia

Uma das principais funções dos tiristores em circuitos elétricos é o controle de potência. Ao ajustar o ângulo de disparo de um tiristor, a quantidade de energia fornecida a uma carga pode ser regulada com precisão. Isto é particularmente útil em aplicações onde é necessária potência variável, como no controle de velocidade do motor, controle de aquecimento e controle de iluminação.

Por exemplo, num sistema de aquecimento industrial, um tiristor pode ser utilizado para controlar a potência fornecida aos elementos de aquecimento, garantindo que a temperatura seja mantida no nível desejado. Isto não só melhora a eficiência energética, mas também prolonga a vida útil dos elementos de aquecimento.

Retificação

Os tiristores podem ser usados ​​como retificadores para converter energia CA em energia CC. Conforme mencionado anteriormente, um SCR pode ser usado em um circuito retificador para fornecer tensão de saída CC variável, controlando o ângulo de disparo. Isto é importante em aplicações como carregadores de bateria, fontes de alimentação CC e estações de carregamento de veículos elétricos.

Em um carregador de bateria, um retificador baseado em SCR pode ser usado para carregar a bateria de forma eficiente, ajustando a corrente de carga de acordo com o estado de carga da bateria.

Regulação de tensão

Os tiristores também podem ser usados ​​para regulação de tensão em circuitos elétricos. Ao controlar a condução de um tiristor, a tensão através de uma carga pode ser mantida em um nível constante. Isto é crucial em aplicações onde é necessária uma tensão estável, como em dispositivos eletrônicos e sistemas de energia.

Por exemplo, em uma fonte de alimentação regulada por tensão, um tiristor pode ser usado para compensar variações na tensão de entrada, garantindo que a tensão de saída permaneça constante.

Troca

Os tiristores são excelentes dispositivos de comutação devido à sua capacidade de mudar rapidamente entre os estados LIGADO e DESLIGADO. Eles podem ser usados ​​para comutar cargas de alta potência em circuitos elétricos, como motores, aquecedores e sistemas de iluminação.

Em um circuito de controle de motor, um tiristor pode ser usado para dar partida, parar e inverter a direção do motor. A rápida velocidade de comutação dos tiristores permite uma resposta rápida e controle preciso do motor.

Exemplos do mundo real

Vamos dar uma olhada em alguns exemplos do mundo real onde tiristores são usados. Na indústria automotiva, os tiristores são utilizados em diversos sistemas elétricos. Por exemplo, oBomba de água DAF 2184202, com embreagem eletromagnéticapode usar um tiristor para controle de potência e comutação. A bomba de água é um componente importante no sistema de refrigeração do motor, e o tiristor ajuda a garantir que a bomba funcione de forma eficiente, controlando a potência que lhe é fornecida.

Outro exemplo é oDaf 1622831, 1447928 Válvula de controle de pressão de combustível. Neste sistema, um tiristor pode ser utilizado para regular a tensão fornecida à válvula, que por sua vez controla a pressão do combustível no motor. Isto é crucial para o bom funcionamento do motor e para alcançar a eficiência ideal de combustível.

OSensor de temperatura Daf 1782431também pode incorporar um tiristor em seu circuito elétrico. O tiristor pode ser usado para controlar a fonte de alimentação do sensor, garantindo que ele opere dentro da faixa de temperatura apropriada e fornecendo medições precisas de temperatura.

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Referências

• Schilling, DL e Belove, C. (1979). Circuitos Elétricos: Discretos e Contínuos. McGraw-Hill.
• Rashid, MH (2019). Eletrônica de Potência: Circuitos, Dispositivos e Aplicações. Pearson.
• Millman, J. e Grabel, A. (1987). Microeletrônica. McGraw-Hill.