Pontifícia Universidade Católica do RS Faculdade de Engenharia

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1 Pontifícia Universidade Católica do RS Faculdade de Engenharia LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Experiência nº 9 Retificador Trifásico de Três pulsos a Tiristor OBJETIVO: Verificar o comportamento do retificador de meia onda a tiristor, compreender as suas vantagens em relação ao retificador com diodo e analisar os circuitos de disparo. ESTUDO TEÓRICO: A estrutura do experimento é composta por três transformadores monofásico com os seus primários conectados em delta e os seus secundários conectados em estrela, 3 tiristores e a carga, como se pode observar na figura 1. Figura 1 - Topologia do retificador A carga utilizada pode ser resistiva, capacitiva, indutiva ou mista. Em aplicações industriais de potência, normalmente a carga é do tipo RL (Motor CC). Teoricamente o retificador trifásico de meia onda pode ser empregado em qualquer aplicação industrial cuja carga deva ser alimentada por tensão continua. Ele é freqüentemente utilizado em aplicações de média potência. O conteúdo harmônico da tensão retificada é menor que o conteúdo harmônico dos retificadores monofásicos. Por isto é empregado para potências maiores. Resumo da Teoria A estrutura do retificador trifásico como ponto médio está na figura 2. Figura 2 Retificador Trifásico de Ponto Médio As tensões de alimentação são representadas pelas expressões:

2 V 1 (ωt) = 2 Vo sen (ωt) V 2 (ωt) = 2 Vo sem (ωt 120 o ) V 3 (ωt) = 2 Vo sem (ωt 240 o ) Funcionamento para Carga Resistiva A tensão na carga é representada na figura abaixo. Observar que para a estrutura trifásica, o ângulo de disparo é nulo quando duas ondas de tensão se interceptam e não quando a tensão passa por zero, como é o caso das estruturas monofásicas. Quando α = 0 tem-se ωt = π o 6 = 30 Tensão na Carga para α = 0 o Observar que para 0 < α < π/6, a condução é contínua. Para α > π/6, a condução torna-se descontínua.

3 Tensão de Carga para α = 30 o Tensão de Carga para α = 60 o Tensão Média na Carga 0 < α < π/6 Condução Contínua V Lmed = 5π α π π + α 6 2. Vo.sen ( ωt) d( ωt) V Lmed = 1,17.Vo.cos α

4 π/6 < α <5π/6 Condução Descontínua V Lmed = 3 2π π π + α 6 2. Vo.sen ( ωt) d( ωt) π V Lmed = 0,675.Vo 1 + cos + α 6 Obs: Quando α = 0 o, obtém-se o retificador a diodo, onde V Lmed = 1,17.Vo que é o valor máximo da tensão média da carga. O valor médio da tensão de carga em função de α para cargas resistivas está representado na figura a seguir. O seu valor é sempre positivo. Tensão Média em Função de α para Carga Resistiva Funcionamento para Carga Indutiva Considerando o caso em que a condução é contínua. V Lmed = 1,17.Vo.cos α A figura abaixo representa a tensão média em função de α. A estrutura em questão pode funcionar em dois quadrantes, ou seja, como retificador ou como inversor. Na outra figura, estão representados 2 casos particulares para a tensão de carga para a condução contínua.

5 Tensão Média de Carga Operação como retificador. Operação como inversor.

6 Ângulo de Extinção β O ângulo de extinção β pode ser obtido de maneira numérica através do Ábaco de Puschlowski, ou medindo-se diretamente no osciloscópio. Para uso do ábaco devemos entrar com os seguintes dados: cos ϕ, ângulo α e a. O ângulo ϕ se obtém da expressão: w L 2π f L E t g ϕ = = a = 2 R R Onde w é a freqüência angular, L é o valor da indutância e R o valor da resistência, α é dado e a relação a é obtida pela expressão na qual o valor E seria uma bateria em série com o circuito, como mostra a figura abaixo. V o O Ábaco de Pushlowski está representado na figura abaixo. Ábaco de Pushlowski

7 1- Aplicações: Esta estrutura é utilizada quando se deseja uma tensão contínua na carga e, ao mesmo tempo variável. Realização Experimental Montar o circuito com carga resistiva Usando os Kits do laboratório, montar o circuito retificador trifásico com carga resistiva. Observações para Montagem e medições: 1- A alimentação do circuito de comando deve ser retirada das mesmas fases que alimentam o trafo. 2- As medições de corrente na carga deverão ser feitas com o osciloscópio sobre o resistor ( corrente em fase com a tensão), bastando depois dividir a amplitude pelo valor da resistência. 3- Ligar o cátodo do comando com o catodo do tiristor. 4- Ligar o osciloscópio com um transformador isolador. Material Utilizado: - Transformador abaixador 220/ Kit Tiristor - Kit de comando - Banco de cargas Instrumentos Necessários: - Osciloscópio - Multímetro digital Roteiro: 1. Variando o ângulo de disparo do tiristor (α), medir a tensão e a corrente na carga. Observar as formas de onda da tensão e da corrente na carga com o osciloscópio. Obs.: quando da montagem do circuito RL o resistor deve ser montado junto ao terra do circuito. 2. Obter a curva tensão média de carga em função do ângulo de disparo. 3. Verificar, pelo osciloscópio, a forma de tensão nos terminais do tiristor. 4. Comparar os valores experimentais com os valores obtidos teoricamente. 5. Calcular e medir o ângulo de extinção β. Montar o circuito com carga indutiva. Material Utilizado: - Transformador abaixador 220/ Kit Tiristor - Kit de comando - Banco de cargas

8 Instrumentos Necessários: - Osciloscópio - Multímetro digital Roteiro: 1. Observar as formas de onda com o osciloscópio. 2. Obter a curva tensão média de carga em função do ângulo de disparo. 3. Verificar, pelo osciloscópio, a forma de tensão nos terminais do tiristor. 4. Comparar os valores experimentais com os valores obtidos teoricamente. 5. Variando o ângulo de disparo do tiristor, verificar as formas de onda de corrente e tensão na carga. 6. Mantendo o ângulo de disparo (α) constante, variar a corrente na carga e medir a variação do ângulo de extinção (β) do tiristor. 7. Mantendo constante a resistência de carga, variar a indutância e medir a variação do ângulo de extinção e a tensão e corrente na carga. 8. Variando o ângulo de disparo, medir a tensão e a corrente na carga. 9. Pautar curvas da tensão média e corrente eficaz na carga em função do ângulo de disparo (α).