UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA DEPARTAMENTO DE ELETROTÉCNICA - EP/UFRJ Luis Guilherme B. Rolim Richard M. Stephan Walter I. Suemitsu Maurício Aredes
DEPARTAMENTO DE ELETROTÉCNICA - EP/UFRJ INFORMAÇÕES BÁSICAS: 1 0 Semestre 2004 A disciplina esta baseada em cinco experiências: EXP1 - Conversores CC CC (Buck e Boost) EXP2 Conversor Buck-Boost EXP3 - Inversor Monofásico (Conversor CC CA) EXP4 - Retificador Monofásico Utilizando Transformador com Tap Central (Conversor CA CC) EXP5 Retificador Monofásico de Onda Completa 1- Todos os documentos sobre a bancada e as experiências estão no site www.dee.ufrj/elepot. Os alunos deverão consultá-los antes das experiências. 2- Não há preparatório por escrito, mas a teoria será cobrada no início de cada aula. 3- A avaliação será feita com base na atuação de cada aluno no laboratório, em relatórios e uma prova final. 4- A média dos relatórios terá peso 1 e a nota da prova final terá peso 2. 5- Os relatórios serão por grupo. 6- A prova final consistirá na montagem de uma experiência e será individual. 7- O relatório de uma experiência deverá ser entregue antes do início da experiência seguinte. Se o relatório não for entregue, não será permitida a realização da experiência seguinte. 8- Se ao final do período alguma experiência deixar de ser realizada, a nota relativa à mesma será 0.
EXPERIÊNCIA Nº 1 - CONVERSORES CC CC Objetivos: Estudar e montar as configurações mais usuais de conversores CC-CC. Montagem: 1) Monte o circuito buck com os componentes disponíveis no laboratório: v 0 Meça a tensão de saída v 0. 2) Introduza agora um indutor em série com a carga resistiva. Meça a tensão de saída e a corrente de carga. Aumente o valor de t off e entre no modo de condução descontínuo de corrente. 3) Inclua um filtro como sugere a figura abaixo. Observe a tensão de saída. v 0 FILTRO 4) Comente e explique seus resultados. 5) Monte um conversor boost.
6) Alimente o motor CC do laboratório. Coloque em série com a armadura um indutor de 13,3 mh. Altere t on e t off para observar os regimes de condução contínua e descontínua de corrente. MATERIAL NECESSÁRIO Bancada de Eletrônica de Potência Fonte de Alimentação CC Motor CC Indutor de 13,3 mh Capacitância de 220µF e de 4000µF Resistor de 25,8 Ω Osciloscópio com memória
EXPERIÊNCIA N º 2 CONVERSOR BUCK- BOOST Objetivo: Estudar um regulador buck-boost. Circuito a ser estudado: 1) Monte o circuito da figura acima para uma carga puramente resistiva. Varie a freqüência de chaveamento e o ciclo de trabalho. 2) Obtenha a forma de onda da corrente no indutor, e da tensão e corrente na carga para as freqüências e ciclos de trabalhos do item anteriro. 3) Observe o ripple na tensão de saída. 4) Observe para quais ciclos de trabalho o conversor funciona no modo descontínuo e contínuo, observando o limite entre eles. 5) Observe em que condições o conversor funciona como Buck ou Boost. MATERIAL NECESSÁRIO: Bancada de eletrônica de Potência; Fonte de alimentação CC; Indutor de 12,5mH; Capacitor de 100µF; Resistor de 258 Ω; Diodo; Osciloscópio.
EXPERIÊNCIA Nº 3 - INVERSOR (CC CA) Objetivos: Estudar o inversor monofásico como preparação para o entendimento de inversores trifásicos e aplicações em acionamento de motores CA. Montagem: 1) Monte o circuito inversor sugerido na figura abaixo: v 0 carga 2) Faça medidas da tensão de saída v 0 para cargas com diferentes parcelas indutivas. Determine os períodos de condução do diodo e do transistor. Dica: coloque 3 indutores em série e vá curto-circuitando aos poucos. 3) Comente e explique seus resultados. Faça uma análise harmônica dos sinais de tensão e corrente na carga. 4) Seria possível alimentar um motor CA monofásico, com capacitor auxiliar de partida e chave centrífuga? 5) Justifique a quebra que ocorre na forma de onda da corrente. Dica: lembre-se que o indutor usado no laboratório tem núcleo de ferro. MATERIAL NECESSÁRIO Bancada de Eletrônica de Potência
Fonte Simétrica de Alimentação CC Motor CC 3 Indutores de 13,3 mh Osciloscópio com memória
EXPERIÊNCIA Nº 4 - RETIFICADOR (CA CC) Objetivo: Estudar o circuito retificador monofásico. 1) Monte, com o auxílio da matriz de chaveamento disponível no laboratório, um retificador monofásico de onda completa a tiristores, com transformador de tap central. 2) Verifique a necessidade do circuito de sincronização, invertendo, por exemplo, os bornes de alimentação ou tomando como referência outra fase da rede elétrica. 3) Para uma carga puramente resistiva, varie o ângulo de disparo dos tiristores. Meça a tensão e a corrente na carga. 4) Repita o item anterior para cargas RL, com diferentes valores de indutâncias. Constate a existência dos modos de condução de corrente: contínuo e descontínuo. 5) Coloque um indutor em série com a linha de alimentação CA. Constate o aparecimento de notchs de tensão tanto do lado CA quanto do lado CC. Verifique que o notch só ocorre em condução contínua de corrente. 6) Através de medições adequadas, verifique se as fórmulas aprendidas no curso teórico representam razoavelmente a situação criada no laboratório. ~ CARGA L CARGA = 1 H (núcleo de ferro) R CARGA = 10 Ω, ou 25 Ω L linha CA = 2x13,3 mh
MATERIAL NECESSÁRIO Bancada de Eletrônica de Potência Transformador de tap central (120:30 V) Motor CC 2 Indutores de 13,3 mh (L linha CA ) 1 Indutor de 1H (L carga ) Resistor de 25,8 Ω ou 10 Ω (R carga ) Osciloscópio com memória
EXPERIÊNCIA Nº 5 - RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA Objetivo: Estudar o retificador monofásico de onda completa Circuito a ser estudado: v s ~ Carga 1) Monte o circuito da figura acima 2) Com uma carga puramente resistiva, obtenha a forma de onda da tensão na carga para vários valores de ângulo de disparo. 3) Com uma carga RL, obtenha as formas de onda de tensão e de corrente na carga para vários valores de ângulo de disparo 4) Observe o notch. No relatório compare os resultados desta experiência com os da experiência 4.