O Que É Ângulo Disparo (α)?
O ângulo disparo (também chamado ângulo atraso ou ângulo gatilho) é o ângulo de fase — medido em graus elétricos a partir do ponto comutação natural (cruzamento zero da tensão direta ânodo-cátodo) — no qual pulso gate é aplicado para ligar um Retificador Controlado Silício (SCR). É um parâmetro controlável, não característica fixa do dispositivo.
Contexto Forma Onda
Em circuito meia-onda monofásico com alimentação senoidal v(ωt) = Vm sen(ωt):
- α = 0°: SCR disparado início semi-ciclo positivo → condução máxima (180°) → tensão média saída máxima.
- 0° < α < 180°: SCR disparado mais tarde → condução reduzida para (180° – α) → menor tensão média.
- α = 180°: Disparado fim semi-ciclo → condução zero → saída zero.
Relação Matemática (Carga Resistiva, Meia-Onda Monofásico)
Tensão média saída: Vmed = (Vm / π) (1 + cos α)
Tensão RMS saída: Vrms = Vm √[(1/π)(π – α + ½ sen 2α)]
Potência entregue ∝ Vrms². Assim, aumentar α reduz potência à carga.
Métodos Controle
- Analógico: Rede defasagem RC + driver diac/transistor (dimmers lâmpadas, controles velocidade motor universal).
- Digital/Microcontrolador: Detecção cruzamento zero (optocoplador) → atraso temporizador → pulso gate (isolado via transformador pulso ou opto-triac). Precisão, programabilidade, controle malha fechada.
- PLL (Phase-Locked Loop): Disparo sincronizado para pontes multi-SCR (acionamentos 3-fases, HVDC).
Principais Aplicações
- Controle velocidade motor CA (universal, indução rotor enrolado via resistência rotor).
- Dimmers iluminação (incandescente, transformadores magnética baixa tensão).
- Carregadores bateria (retificação controlada).
- Controle elementos aquecimento (fornos, estufas).
- Transmissão HVDC (válvulas tiristor, α até 150–160° para inversão).
- Partidas suaves (rampa α de 180° → 0°).
Considerações Críticas
- Tipo Carga Importa: Cargas indutivas (motores, transformadores) causam defasagem corrente; SCR pode não comutar em α > 90° sem diodos roda livre ou comutação forçada.
- Harmônicas: Controle fase gera harmônicas características (5ª, 7ª, 11ª, 13ª…). Requer filtragem per IEEE 519.
- Fator Potência: FP deslocamento = cos α (carga resistiva). FP defasado em α alto aumenta penalidades concessionária.
- Drive Gate: Deve fornecer IGT, VGT suficiente com tempo subida rápido; isolado para SCRs high-side.
Resumo
O ângulo disparo é o botão controle para conversores potência SCR. Atrasando pulso gate relativo ao cruzamento zero tensão, janela condução — e assim potência média entregue — é variada continuamente do máximo a zero.
