O circuito abaixo foi ajustado para efetuar o controle de potência carga. A tela do osciloscópio apresenta a forma de onda sobre o SCR. Considere que a escala de tempo por divisão do equipamento está ajustada em 2ms e a escala de volts por divisão está ajustada em 50V. Assinale a alternativa que apresenta o ângulo de disparo aproximado do tiristor.

Alternativa 43°

Esta questão envolve o conceito de controle de fase utilizando um SCR (Silicon Controlled Rectifier), também conhecido como tiristor. Para encontrar a resposta, precisamos relacionar o tempo medido no osciloscópio com o ângulo elétrico correspondente.

Análise do Problema

1. Dados do Sistema:

• Frequência da rede (f): $60\text{Hz}$.
• Escala de tempo (\tau): $2\text{ms/divisão}$.
• Escala de tensão: $50\text{V/divisão}$ (útil para conferir a amplitude, mas não para o ângulo).

1. Cálculo do Período e Conversão Temporal:

• O período (T) de uma onda de $60\text{Hz}$ é dado pela fórmula:
  T = \frac{1}{f} = \frac{1}{60\text{Hz}} \approx 16,67\text{ms}
• Um ciclo completo ($360^\circ$) dura $16,67\text{ms}$.
• Sabendo que cada divisão horizontal do osciloscópio vale $2\text{ms}$, podemos calcular quantos graus correspondem a uma divisão:
  \text{Graus por ms} = \frac{360^\circ}{16,67\text{ms}} \approx 21,6^\circ/\text{ms}
  \text{Graus por divisão} = 2\text{ms} \times 21,6^\circ/\text{ms} \approx 43,2^\circ

1. Leitura do Gráfico (Forma de Onda):

• O osciloscópio mostra a tensão aplicada aos terminais do SCR.
• Enquanto o SCR está bloqueado, ele suporta toda a tensão da fonte (forma de senoide).
• Quando o SCR é disparado, ele entra em condução e a tensão sobre seus terminais cai quase para zero (curto-circuito).
• Observando a forma de onda vermelha, vemos que ela sobe do zero, atinge um pico inicial e sofre uma queda abrupta para o nível de condução.
• O ponto dessa queda (disparo) ocorre exatamente na primeira divisão vertical da grade, contando a partir do início do semi-ciclo.

1. Determinação do Ângulo de Disparo (\alpha):

• Como o corte ocorre em aproximadamente 1 divisão de tempo ($2\text{ms}$), o ângulo de disparo é igual ao cálculo feito anteriormente para uma divisão:
  \alpha \approx 43,2^\circ
• Arredondando para o valor inteiro mais próximo presente nas opções, temos $43^\circ$.

Conclusão

O tempo de atraso entre o início do semi-ciclo e o disparo do componente é de $2\text{ms}. Convertendo esse tempo para graus elétricos na frequência de $60\text{Hz}, obtemos aproximadamente $43^\circ$.

Portanto, a alternativa correta é a que apresenta 43°.