TIRISTORES SCR Alunos: Alex Ricardo Gallego Clésio de Mattos Ferreira Eduardo Augusto Duarte Flávio Luciano Gallego José Alexandre Barros Contente Márcio Cabanhas da Silva Renan Felix Fernandes Souza Willian Massao Nishimura

Características Básicas do SCR Análogo a um diodo com um 3º terminal (gatilho) Para conduzir, além de estar polarizado diretamente, deve receber um pulso de corrente no gatilho

Características do SCR São chaves estáticas bi-estáveis, ou seja, trabalham em dois estados: não condução e condução, com a possibilidade de controle. Em muitas aplicações podem ser considerados chaves ideais, mas há limitações a serem consideradas na prática. São compostos por 4 camadas semicondutoras (P-N-P-N), três junções (P-N).

Características do SCR Apresentam alta velocidade de comutação e elevada vida útil; Possuem resistência elétrica variável com a temperatura, portanto, dependem da potência que estiverem conduzindo;

Aplicações do SCR Controles de relés e motores; Fontes de tensão reguladas; Choppers (variadores de tensão CC); Inversores CC-CA; Cicloconversores (variadores de frequência); Carregadores de bateria; Controles de iluminação;

Aplicações do SCR Principal aplicação: Conversão e o controle de grandes quantidades de potência em sistemas CC e CA, utilizando apenas uma pequena potência para o controle pois apresenta chaveamento rápido, pequeno porte e altos valores nominais de corrente e tensão

Polarização Direta de um SCR J1 e J3 polarizados diretamente J2 polarizado reversamente: apresenta maior barreira de potencial Flui pequena corrente de fuga direta do ânodo para o cátodo, IF Bloqueio direto – DESLIGADO

Polarização Reversa de um SCR J2 diretamente polarizada J1 e J3 reversamente polarizadas: apresentam maiores barreiras de potencial Flui pequena corrente de fuga reversa do cátodo para o ânodo, IR Bloqueio reverso - DESLIGADO

Tiristor SCR em condução Polarização direta ( VAK > 0 ) É necessário uma corrente de gatilho (pulso), IG Corrente direta (ânodo-cátodo) superior a IL (corrente de disparo) antes da extinção da corrente de gatilho Após extinção de IG, corrente direta superior à corrente de manutenção (IH) para manter o SCR em condução

Característica Estática dos Tiristores

Características Dinâmicas dos Tiristores Entrada em condução (chave fechada em t0) Para que o SCR entre em condução há um tempo para que IG provoque o decaimento de VAK e o aumento de IA; Tempo de retardo (td) depende da amplitude de IG e sua velocidade de crescimento; tr depende das características do componente.

Características Dinâmicas dos Tiristores

Características Dinâmicas dos Tiristores Bloqueio do Tiristor (chave Ch2 fechada em t0) Em t1, Ch2 é fechada novamente - SCR bloqueado; Após tempo de recuperação (trr) deve-se manter tensão reversa por um tempo maior ou igual a tq para que seja alcançado o equilíbrio térmico e o SCR permanecer bloqueado.

Características Dinâmicas dos Tiristores

Problemas Operacionais dos Tiristores Efeito di/dt Quando se inicia o processo de ignição de um tiristor, a região de condução se restringe a uma pequena área próxima ao gatilho. Esta área de condução cresce com uma determinada taxa, assim como a corrente direta. Se a taxa de crescimento da corrente for muito maior que a taxa de crescimento da área de condução, ocorrerá um aquecimento que poderá destruir o dispositivo. O crescimento da corrente pode ser limitado com a inclusão de um indutor em série com o tiristor.

Problemas Operacionais dos Tiristores Efeito dv/dt Este efeito causa o disparo do tiristor em tensões abaixo da definida pela corrente no gatilho, isto é, disparos aleatórios. O efeito dv/dt pode ser controlado com a inclusão de um circuito RC (circuito Snubber) em paralelo com o tiristor.

Problemas Operacionais dos Tiristores Sobretensões As sobretensões estão, normalmente, relacionadas a um corte brusco de corrente e o aparecimento de uma tensão (L.di/dt). As causas mais prováveis de sobretensões são: - O processo de chaveamento do próprio tiristor - Tensões transitórias transmitidas pelas redes industriais, devido a chaveamentos de circuitos indutivos. A proteção mais utilizada é um circuito RC (Snubber) em paralelo com o tiristor.

Problemas Operacionais dos Tiristores Sobrecorrentes As principais causas do aparecimento de sobrecorrentes são: - Partida de motores; - Equipamentos de soldagem elétrica; - Presença de curto-circuito; Para proteção: - Disjuntores de ação rápida (correntes não muito elevadas) - Fusíveis ultra-rápidos (correntes muito elevadas).

Problemas Operacionais dos Tiristores Problemas térmicos A junção do semicondutor - região crítica sob o aspecto da temperatura - está diretamente submetida ao fluxo da corrente de carga, como conseqüência há uma resposta muito rápida às variações de corrente. Para evitar esses problemas é necessário o projeto de dissipadores para transferir o calor para o ambiente.

Referências http://www.dee.feis.unesp.br/gradua/elepot/principal.html http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/ee833/Modulo2.pdf  http://www.cefetsc.edu.br/~mussoi/Eletronica_Potencia/Apostila_Tiristor_SCR.pdf

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