O circuito abaixo foi ajustado para efetuar um controle de potência da carga. A tela do osciloscópio apresenta a forma de onda da tensão de alimentação (110Vrms), em azul, e a forma de onda sobre a carga, em vermelho. Considere que a escala de tempo por divisão está ajustada em 2ms e que a escala de volts por divisão está ajustada em 50V. Assinale a alternativa que apresenta o ângulo de disparo aproximado do tiristor.

Para determinar o ângulo de disparo do tiristor (SCR), precisamos analisar a relação temporal entre o início do semiciclo da tensão de alimentação e o momento em que a tensão sobre a carga começa a seguir essa forma de onda.

Alternativa 32°

Fundamentação Teórica

O ângulo de disparo (\alpha) é o atraso angular, em graus, aplicado a partir do zero crossing ascendente do sinal de entrada até o instante em que o tiristor é acionado.

No controle de fase utilizando tiristores, a condução só ocorre após esse disparo. No osciloscópio, isso é visualizado como o ponto onde a onda na carga (vermelho) "descola" do eixo zero e começa a acompanhar a onda de alimentação (azul).

Cálculo e Leitura do Gráfico

1. Período e Meio Período:
   A frequência da rede é $60Hz$. O período (T) é calculado como:
   T = \frac{1}{f} = \frac{1}{60} \approx 16.67ms
   Como estamos analisando o semiciclo positivo, consideramos o meio período:
   \frac{T}{2} = 8.33ms \quad (\text{equivalente a } 180^\circ)
2. Escala de Tempo:
   O equipamento está ajustado em $2ms$ por divisão.
   Convertendo o meio período para divisões no osciloscópio:
   \text{Divisões do semiciclo} = \frac{8.33ms}{2ms/div} \approx 4.16 \text{ divisões}
3. Medição Visual do Atraso (\Delta t):

• O zero crossing da tensão de entrada (onda azul) marca o início do semiciclo ($0^\circ$).
• Observando o gráfico, a onda da carga (vermelho) permanece zerada até que o tiristor dispare.
• Visualmente, o atraso entre o início da onda azul e o início da onda vermelha é menor que uma divisão completa ($2ms$).
• Estimando a posição na grade, o disparo ocorre após aproximadamente 0.75 divisões de atraso.
• Calculando o tempo em milissegundos:
  \Delta t \approx 0.75 \times 2ms = 1.5ms

1. Conversão para Ângulo:
   Utilizando uma regra de três entre o tempo e o ângulo ($180^\circ$ para $8.33ms$):
   \alpha = \frac{\Delta t}{T/2} \times 180^\circ
   \alpha = \frac{1.5ms}{8.33ms} \times 180^\circ \approx 32.4^\circ

Análise

• Frequência: $60Hz \Rightarrow$ Meio ciclo dura $8.33ms$.
• Escala: $2ms$ por quadrado horizontal.
• Atraso Visual: O ponto de disparo da onda vermelha situa-se antes de completar 1 quadrado ($2ms$), sendo estimado em cerca de $1.5ms$ (três quartos de um quadrado).
• Proporcionalidade:

Como a estimativa de $32.4^\circ$ é extremamente próxima da opção $32^\circ$, esta é a resposta correta. Valores como $41^\circ$ exigiriam um atraso superior a 1 divisão, o que não condiz com a figura.

Conclusão

O ângulo de disparo aproximado é $32^\circ$.