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

Prof. Luiz Ferraz Nettoleobarretos@uol.com.br

ApresentaçãoNa 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).

ComentáriosA 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 (k) C3 (F)47 0,33

100 0,22200 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

SemicondutoresTRIAC - TIC226B, TIC226C ou TIC226DDIAC   - D3202U ou equivalentesResistores (1/4 W, 10%)R1 - 100 kR2 - 47   kR3 - potenciômetro; ver tabela acima.CapacitoresC1, C2 - 0,1 F, 250 VC3 - ver tabela acima.DiversosXRF1 - 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 potênciaMuitos 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 consulenteUm 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]