Variac Eletrônico (ART2193)

Eis um aparelho de grande utilidade para a bancada de trabalhos eletrônicos, desde o amador até o profissional: um variac. Fornecendo tensões alternadas de 0 a 110 V, este circuito é uma espécie de dimmer de uso geral, para testes de equipamentos diversos, alimentação de transformadores e cargas resistivas, substituindo o tradicional variac por transformador.

Um Variac consiste num auto-transformador com relação entre espiras que pode ser ajustada por meio de um controle externo. Normalmente existe um cursor que corre sobre um enrolamento com fios parcialmente descascados de modo a fazer contatos. com diferentes espiras e assim ser obtida uma faixa de tensões muito grande na saída conforme sugere a figura 1.

Figura 1 – O variac comum

Podemos usar este Variac para alimentar diversos tipos de aparelhos que estejam em prova, ou mesmo elementos de aquecimento de modo a obter diversas temperaturas.

O que propomos no nosso artigo e uma versão eletrônica que em lugar do transformador usa um Triac. Em lugar de modificarmos o número de espiras do transformador, alteramos o ângulo de condução do Triac e assim controlamos a tensão média sobre a carga.

Usando um Triac para 4 ampères podemos controlar até 440 watts de cargas em 110 V e o dobro na rede de 220 V. O circuito admite Triacs para maiores correntes, o que o amplia na possibilidade de uso.

Devemos observar que, como em todo variac não existe isolamento do circuito alimentado em relação à rede, o mesmo ocorrendo em relação ao circuito de controle.

Todos os pontos deste circuito são "vivos" o que implica numa montagem muito bem isolada, sem pontos expostos.

CARACTERÍSTICAS

Tensão de entrada: 110 ou 220 V CA

Tensões de saída: 0 a 110 V ou 0 a 220 V (conforme rede)

Corrente máxima: 4 ampères (conforme Triac)

COMO FUNCIONA

Alimentando um Triac em série com uma carga por meio de uma tensão alternada, temos diversas possibilidades de disparo para controle de carga.

Se dispararmos o Triac no início de cada semiciclo da corrente alternada, o ângulo de condução será maior e a potência aplicada a carga também, conforme mostra a figura 2.

Figura 2 – Disparo no início do semiciclo

Se aplicarmos o pulso de disparo no final do semiciclo, o ângulo de condução será pequena e a potência aplicada na carga será igualmente pequena, conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – Disparo no final do semiciclo

Se controlarmos o ângulo de disparo convenientemente, podemos aplicar qualquer potência na carga, entre limites bem estabelecidos o que é desejado nesta aplicação.

O pulso de disparo e obtido no nosso circuito com a ajuda de um transistor unijunção.

Retificamos em onda completa a tensão da rede por meio de uma ponte de 4 diodos (D1 a D3) e reduzimos a tensão para 22 V com a ajuda de R3 e do diodo zener D1.

Os pulsos obtidos são então usados para carregar C1 via P1 e R2.

O ajuste de P1 determina a velocidade de carga de C1 em cada semiciclo e portanto o ponto em que obtemos o disparo do unijunção. Com os pulsos do unijunção aplicados a um transformador de 1:1 temos o disparo do triac.

MONTAGEM

Na figura 4 temos o circuito completo do Variac.

Figura 4 – Circuito completo do variac

O Triac pode ser de qualquer tipo com sufixo B se a rede for de 110 V ou sufixo D se a rede for de 220 V. Damos a seguir alguns Triacs que podem ser usados neste projeto com corrente correspondentes.

 

Os diodos D1 a D4 devem ser os 1N4004 se a rede for de 110 V e os 1N4007 se a rede for de 220 V. O transformador de pulso é do tipo 1:1 da Thornton, ou equivalente.

Se o leitor tiver dificuldade em encontrá-lo pode enrolar 100 + 100 espiras de fio 28 num bastão de ferrite de 0,5 cm x 5 cm de comprimento.

Os resistores são todos de 1/8 W exceto R3 que deve ser de fio de 10 W com valores diferentes conforme a rede. Usaremos 4,7 k ohms se a rede for de 110 V e 10 k ohms se a rede for de 220 V.

O diodo zener não é crítico podendo ser usados tipos entre 15 e 27 V. O capacitor C1 é de poliéster para 100 V ou mais e o potenciômetro P1 é linear.

O fusível é escolhido de acordo com a carga. Veja que os fios de conexão a carga devem ter espessuras compatíveis com a intensidade de cor- rente conduzida.

Para conexão destas cargas sugerimos a utilização de uma tomada embutida na própria caixa.

PROVA E USO

Para provar o aparelho, basta ligar uma carga e um multímetro na escala de tensões alternadas, conforme mostra a figura 6.

Figura 6 – Testando o variac

Atuando-se sobre P1 devemos ter variação da luminosidade da lâmpada e também da tensão marcada pelo multímetro.

Caso não se atinja o valor máximo com P1 na mínima resistência, podemos diminuir um pouco R2 ou mesmo em relação a C1.

Para se conseguir chegar ao mínimo de 0 V com P1 no máximo de resistência, devemos aumentar o capacitor C1. Valores até 220 nF são admitidos.

Comprovado o funcionamento é só usar o aparelho. Ligando este variac no primário de um transformador de uma fonte sem regulagem podemos ter tensões ajustáveis numa ampla faixa, conforme mostra a figura 7.

Figura 7 – Usando como fonte

Não recomendamos utilizar o aparelho com aparelhos eletrônicos como amplificadores, receptores , etc., pois o Triac é uma fonte de ruído nestas condições que pode interferir bastante no funcionamento de tais aparelhos.