Escola Politécnica - USP

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1 Escola Politécnica - USP PSI 2325 Laboratório de Eletrônica I Exp 5: Dispositivos de Potência Equipe: Turma: Profs: - - Data de Realização do Experimento: Nota: Bancada: 2002

2 B 82 Laboratório de Eletrônica I Exp Introdução O objetivo desta experiência é o estudo do Retificador Controlado de Silício (SCR), utilizado normalmente para controlar potências em diversas classes de aplicações. Serão ainda estudados o princípio de operação do SCR e alguns circuitos básicos empregado SCR. 2. Projetos (a serem realizados ANTES da aula experimental) a) No circuito da figura 1, provar que P = R B E G 0, 6 R B R b) Para o circuito da figura 1, calcular o valor de P para cada um dos ângulos de disparo da tabela abaixo. Adotar E G =25,5V. Transpor os resultados obtidos para a tabela do item 3.1.c. (graus) P calculado ( ) θmin= θmax=

3 Exp. 5 Dispositivos de Potência B 83 c) Para ocircuito da figura 2, lembrando que tanϕ=ωra C, provar que = 1 arcsen 2V R + R g( 1 2) 2 sen E G R e P = tan 2 C R d) Para o circuito da figura 2, calcular o valor de P e ϕ para cada um dos ângulos de disparo da tabela abaixo. Adorar E G =25,5V. Transpor os resultados obtidos para a tabela do item 3.2.b. (graus) P calculado ( ) calcul. (graus) θmin= θmax=

4 B 84 Laboratório de Eletrônica I Exp Procedimento Experimental 3.1. Circuito de Disparo CA de 0 a 90 graus Figura 1: Circuito Didático com SCR - I a) Medir o valor eficaz da tensão e g (t) fornecida pelo secundário do transformador. Medir também o valor de pico E g. Caso o valor de E g medido seja 0,5V acima ou abaixo do valor esperado (25,5V) recalcular imediatamente os valores esperados para as tabelas 2.2.c e 2.3.b. e g = E g = b) Identificar os componentes do circuito da figura 1, anotar os valores nominais dos resistores utilizados e montar o circuito. R = R C = R B =

5 Exp. 5 Dispositivos de Potência B 85 c) Com o osciloscópio ajustado para acoplamento DC, conectar uma ponta de prova na entrada eg(t) (ponto 2 da fig. 1), a outra ponta no anodo do SCR (ponto 1 da fig. 1) e os terras do osciloscópio no ponto 0 do circuito. Use o sincronismo do osciloscópio no modo LINE pois nesse modo há o sincronismo com a rede elétrica (line). Ajuste o controle de calibração de base de tempo (seção Horizontal, botão MAIN/DELAYED, softkey VERNIER On para ajustar a base de tempo utilizar o knob Time/Div) de maneira que o semi-ciclo positivo da senóide de entrada ocupe nove divisões (equivalente a 20 o / divisão). Variar o valor de P para obter os ângulos de disparo desejados. Utilize os cursores do osciloscópio para fazer as medidas (seção Measure, botão CURSOR). θmin= θmax= θ (graus) P calculado ( ) P experimental (Ω) Para θ=50 graus, imprimir conjuntamente as formas de onda de eg(t) e anodo e a seguir as formas de onda de eg(t) e porta (gatilho) O max obtido experimentalmente coincidiu com o esperado? Qual a razão?

6 B 86 Laboratório de Eletrônica I Exp. 5 d) Recalibrar a base de tempo e retirar as pontas de prova do circuito. Com o osciloscópio no modo XY, o terra no anodo do SCR (ponto 1 da figura 1), a ponta de prova do canal 1 no catodo do SCR (ponto 0) e a ponta de prova do canal 2 na entrada (ponto 2), anotar os valores correspondentes às formas de onda para P igual a 10 KΩ, 20 KΩ e 30 KΩ (inverter o canal 1). Ampliar a escala do eixo X para medir a inclinação. 10 KΩ 20 KΩ 30 KΩ A (Volts) B (Amperes) C (Volts/Amperes) D (Volts) 3.2. CIRCUITO DE DISPARO CA PARA 0A 180 GRAUS Figura 2: Circuito didático com SCR - II a) Identifique os componentes do circuito da figura 2, anotando os valores nominais dos resistores utilizados e montar o circuito. R = R1 = R2 = Rc =

7 Exp. 5 Dispositivos de Potência B 87 b) Com o osciloscópio em acoplamento DC, TERRA no catodo (ponto 0 da figura 1), conectar a ponta do canal 1 no capacitor (ponto 3) e a ponta de prova do canal 2 no anodo (ponto 1). Utilizar o sincronismo do osciloscópio no modo LINE. Ajustar o controle de base de tempo de maneira que o semi-ciclo positivo da senóide de entrada ocupe nove divisões. Variar o valor de P para obter os ângulos de disparo desejados, preenchendo a tabela a seguir. θ (graus) P calculado calcul. P exp. (Ω) ϕ exp. (graus) ( ) (graus) θmin = θmax = Para θ=100 graus, imprimir conjuntamente as formas de onda de eg(t) e anodo e a seguir conjuntamente as formas de onda de porta (gatilho) e no capacitor.

8 B 88 Laboratório de Eletrônica I Exp Análise de Resultados a) Trace os seguintes gráficos (utilizando o programa plote_scr1 e plote_scr2): - Valor de P experimental e teórico (recalculado para os novos valores de resistência e Eg) em função de θ para o circuito da figura 18 da apostila teórica; - Valor de P e ϕ experimental e teórico em função de θ para o circuito da figura 2; Comente a(s) possível(eis) causa(s) das discrepâncias. Analise se é possível fazer a curva teórica se aproximar mais da curva experimental reajustando-se o valor de V GT, que foi considerado igual a 0,6 Volts no cálculo teórico. a) Verifique se as aproximações realizadas na dedução das expressões (9) e (11) são válidas para o circuito e o SCR utilizados. b) Modifique o circuito da figura 1 para que possamos aproveitar os dois semiciclos da rede elétrica. 5. Comentários e Conclusões