Descreva 3 formas de se bloquear um tiristor do tipo SCR (silicon controlled rectifier). Desenhe os respectivos circuitos:
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Passo 1

O enunciado pede: descrever três formas de se bloquear (desligar / comutar para estado bloqueado) um tiristor do tipo SCR e desenhar os respectivos circuitos.
Informações relevantes dadas (implicitamente): o dispositivo é um SCR (tiristor) comum — isto implica que, depois de disparado, ele só se apaga se a corrente no anodo cair abaixo da corrente de sustentação ou se for aplicado um sinal de polaridade inversa no ânodo-catodo. Não há figura adicional fornecida.

Passo 2

Conceitos básicos que você precisa entender antes de ver os métodos (aula rápida e amigável):
  • Um SCR conduz quando recebe um pulso no gate enquanto a tensão anodo-cátodo é direta. Depois de conduzir ele “trava” por si só. Para ele voltar a bloquear é necessário que a corrente no anodo I_A caia abaixo da chamada corrente de sustentação \,I_H. Outra corrente importante é a corrente de travamento (latching) \,I_L — corrente mínima imediatamente após o disparo para o SCR permanecer conduzindo; normalmente \,I_L \ge I_H.
  • O gate de um SCR normal NÃO serve para desligá‑lo depois que o dispositivo está conduzindo (isso é função de um GTO). Portanto as técnicas de bloqueio envolvem: reduzir I_A abaixo de \,I_H ou aplicar uma tensão reversa V_{AK} (ânodo negativo em relação ao cátodo) que faça a corrente ir a zero e/ou impeça a recondução.
  • Resumindo a regra prática para desligar: conseguir que \,I_A < I_H (ou aplicar tensão reversa suficiente).

Passo 3

Método 1 — Comutação natural (por cruzamento a zero da rede AC)
Explicação didática: em um circuito alimentado por uma fonte AC senoidal, a corrente circulante naturalmente cai para zero em cada passagem pelo zero da tensão. Se o SCR foi disparado em um semiciclo, quando a tensão da rede passar por zero e inverter, a corrente pode cair abaixo de \,I_H e o SCR irá apagar (voltar ao bloqueio). Esse é o método mais simples e muito usado em retificadores de potência alimentados por CA. É chamado também de comutação por linha (line commutation).
Condição de desligamento: basta que no instante do cruzamento I_A caia até abaixo de \,I_H.
Desenho do circuito (representação ASCII simples; rótulos em TeX):
(+)— V_s (fonte AC) —[ R_L ]— Anodo (A) of SCR — Cátodo (K) — retorno (-)
Gate (G) -> pulso de disparo
Em notação com rótulos:
\text{Fonte }\,V_s\\ (\text{AC}) \;\longrightarrow\; R_L \;\longrightarrow\; \text{SCR (A,G,K)} \;\longrightarrow\; \text{retorno}
Passo a passo para usar na prova: 1) identifique que a fonte é AC; 2) explique que na passagem por zero I_A\to 0; 3) conclua que se I_A<I_H o SCR apaga.

Passo 4

Método 2 — Comutação forçada por capacitor/resonante (comutação por impulso)
Ideia central (aula): usamos um capacitor C que, quando ligado no momento certo, injeta um pulso de corrente reversa através do SCR ou cria uma tensão reversa sobre ele. Essa corrente faz I_A atravessar zero (e se tornar negativa por um instante) e cair abaixo de \,I_H, apagando o SCR. Esse método é largamente usado em fontes contínuas com necessidade de desligamento independente da forma da carga (topologias de inversores, choppers, etc.).
Sequência de operação (passo a passo conceitual):
  1. Pré-carrega‑se o capacitor C numa polaridade conveniente (geralmente com uma fonte auxiliar ou via diodo).
  2. No instante desejado, fecha-se um comutador (pode ser um interruptor ou um tiristor auxiliar) que conecta o capacitor em paralelo com o SCR de modo a aplicar uma tensão que inverta/compense a tensão da alimentação.
  3. O capacitor descarrega produzindo um pulso de corrente que leva I_A a zero e possivelmente negativa; quando I_A<I_H, o SCR apaga.
  4. Depois do evento, o circuito retorna ao estado de repouso e o capacitor pode ser recarregado.
Fórmula/condição útil (simples): se o capacitor tem tensão inicial V_C e a fonte contínua é V_{dc}, a tensão aplicada no SCR após a conexão pode ser aproximadamente \,V_{AK}\approx V_C - V_{dc}. Para que haja comutação, precisa haver corrente reversa suficiente para reduzir I_A abaixo de \,I_H.
Desenho do circuito (ASCII com rótulos TeX):
\begin{array}{c} (+)\;-\;V_{dc}\;-\;R_L\;-\;\text{Anodo (A)}\;[\text{SCR}]\;\text{Cátodo (K)}\;-\;(-) \\\ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\;\;\vert \\\ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\; \text{comutador }S \\\ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\;\vert \\\ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\; C \\ (\text{capacitor, ligado entre A e K}) \end{array}á
Explicação do desenho: C é pré-carregado (por uma fonte auxiliar ou circuito de carga não mostrado) e S é o comutador/auxiliar que, ao fechar, conecta C para aplicar o impulso de comutação ao SCR.
Exemplo didático rápido: imagine V_{dc}=200 V e C pré-carregado a -200 V (polaridade oposta). Ao ligar, a queda de tensão no SCR fica negativa momentaneamente e a corrente inverte, apagando o SCR.

Passo 5

Método 3 — Comutação com tiristor auxiliar / comutação por transferência (uso de outro tiristor + capacitor)
Ideia central (aula e analogia): aqui usamos um circuito de comutação que contém um capacitor C e um tiristor auxiliar T_2. O capacitor é pré-carregado pela fonte e, quando queremos apagar o SCR principal T_1, disparamos T_2. A ação de T_2 insere o capacitor de forma que ele impeça a corrente pelo T_1 (ou aplique tensão reversa a T_1), transferindo a corrente para o ramo auxiliar. É muito usado em inversores monofásicos e fontes de CC controladas. Em termos práticos é uma implementação do método por capacitor, mas com um dispositivo ativo que realiza a manobra (logo é bastante usado na prática).
Sequência operacional (didática, passo a passo):
  1. Pré-carrega-se C pela fonte V_{dc} através de diodo/resistor.
  2. Quando se quer apagar T_1, aplica-se pulso no gate de T_2.
  3. T_2 conduz, conectando C em tal ponto do circuito que cria uma corrente de transferência / corrente reversa em T_1. O ramo principal perde corrente e I_A do T_1 cai abaixo de \,I_H.
  4. Desligado T_1, desliga-se T_2 depois que o capacitor foi recarregado ou a energia foi transferida.
Diagrama ASCII simplificado (rótulos TeX):
\begin{array}{c} (+)\;-\;V_{dc}\;-\;R_L\;-\; \text{Anodo }(A)\;[T_1:\text{SCR principal}]\;\text{Cátodo }(K)\;-\;(-)\\\ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\;\;|\\ \\\ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\; \text{nó comum} \\\ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\;\;| \\\ \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\; C \\ \text{(capacitor)}\\\ --- [T_2\\ \text{(tiristor auxiliar)}] \\\ --- \text{retorno ou fonte} \end{array}áó
Observação prática: o circuito real mostra diodos de bloqueio, resistores de carga e caminhos de descarga — aqui simplifiquei para focar no princípio funcional. A vantagem desse método é controle preciso do instante de comutação via disparo de T_2.

Passo 6

Comparação prática (curtinho e motivador, para você lembrar na prova):
  • Comutação natural: simples, sem komponentes extras; só funciona quando há cruzamento de corrente em AC (logo é ideal para retificadores alimentados por rede).
  • Comutação por capacitor/resonante: permite desligar em DC ou quando a forma de onda não cruza zero; requer capacitor, diodos/comutadores e dimensionamento (energia do capacitor \tfrac12 C V_C^2 é parâmetro importante).
  • Comutação com tiristor auxiliar: é uma implementação prática do método por capacitor que dá controle melhor do instante de desligamento; mais componentes e complexidade, mas maior flexibilidade.
Dica de prova: sempre aponte a condição matemática chave — que o desligamento acontece quando \,I_A < I_H — e descreva o mecanismo físico (redução de corrente ou aplicação de tensão reversa) e desenhe o circuito simplificado com os componentes essenciais ( V, R, SCR, C, e possível tiristor auxiliar).

Resposta

Comutação natural (por cruzamento a zero da rede AC)
Comutação forçada por capacitor / ressonante (injeção de corrente reversa através de C)
Comutação por tiristor auxiliar (transferência usando capacitor pré‑carregado e um tiristor auxiliar)

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