Pontifícia Universidade Católica do RS PUCRS Faculdade de Engenharia FENG LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Experiência nº 10 - Retificador Trifásico controlado de Onda Completa a Tiristor OBJETIVO: Verificar o comportamento do retificador trifásico de onda completa a tiristor (seis pulsos), compreender sua vantagem em relação ao retificador com diodo e analisar os circuitos de disparo. ESTUDO TEÓRICO: Um retificador trifásico em ponte é comumente utilizado em aplicações de alta potência. Este retificador pode operar com ou sem transformador, e dá uma ondulação de seis pulsos na tensão de saída. Os tiristores são numerados na ordem da seqüência de condução e cada um conduz por 120º. A seqüência de condução é 12, 23, 34, 45, 56 e 61. O par de tiristores que estiver conectado entre aquele par das fases de alimentação que tiver a maior tensão instantânea de fase a fase conduzirá. A tensão de Linha é raiz de 3 vezes a tensão de fase de uma fonte trifásica conectada em estrela. Em paralelo a cada fase existem um circuito de controle que utiliza o integrado TCA 785, que está sincronizado com a rede através da detecção de passagem por zero. Considerando que o circuito de controle da fase 1 controla o T1 e T4, o circuito da fase 2 controla o T2 e T5 e o circuito da fase 3 controla o T3 e T6 A estrutura do retificador está representada na figura 1. Figura 1 - Topologia do retificador a) Com Carga Resistiva Quando α = 0, obtém-se V = 2,34 V o, pois a estrutura torna-se igual ao retificador trifásico não controlado, conforme figura 2. Figura 2 - Retificador Trifásico de Onda Completa Controlado com carga resistiva 1
Tensão Média na Carga Para 0 α π/3, a condução é contínua. A tensão média é calculada do seguinte modo: V = 2,34V o cosα Para p π/3< α < 2π/3, a condução é descontínua. A tensão média é calculada do seguinte modo: π V = 2,34V o 1 + cos + α 3 Formas de Onda da Tensão na Carga Figura 3 Vmed na carga para α=0º Figura 4 Vmed na carga para α=60º b) Com Carga Indutiva Figura 5 Vmed na carga para α=90º No caso da carga indutiva, o ângulo de extinção do tiristor é β, maior que π, pois como a corrente está atrasada em relação á tensão, quando ela se anular a tensão estará com um valor negativo. 2
Figura 6 - Retificador Trifásico de Onda Completa Controlado com carga RL Tensão Média na Carga V = 2,34V o cosα Observações: π 0 α V 2 π < α π V 2 π α = V 2 Corrente Eficaz na Carga = 0 > 0LOperaçãoLcomoLretificador < 0LOperaçãoLcomoLinversorLnão autônomo A corrente eficaz na carga é dada pela expressão: Formas de Onda da Tensão na Carga I = I s _ eficaz médio * 2 3 Figura 7 Vmed na carga RL para α=60º 3
Figura 8 Vmed na carga RL para α=90º Ângulo de Extinção β O ângulo de extinção β pode ser obtido de maneira numérica através do Ábaco de Puschlowski. 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 tgθ = R Onde w é a freqüência, L é o valor da indutância e R o valor da resistência, α é dado e a é obtido pela expressão: E a = 2. V o O Ábaco de Pushlowski está representado na figura 9. Figura 9 - Ábaco de Pushlowski 4
PARTE PRÁTICA: Circuito Retificador: Aplicações: Esta estrutura é utilizada quando se deseja uma tensão contínua na carga e, ao mesmo tempo variável. A) Montar o circuito com carga resistiva A1 - Realização Experimental Usando os Kits do laboratório, montar o circuito retificador trifásico de onda completa 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- Quando da montagem do circuito RL o resistor deve ser montado junto ao terra do circuito. 3- 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. 4- Ligar o catodo do comando com o catodo do tiristor. 5- Ligar o osciloscópio com um transformador isolador. A2- Material Utilizado: 01 Transformador rebaixador 220/ 15+15 03 Kit Tiristor 03 Kit de comando 01 Banco de cargas A3 - Instrumentos Necessários: 01 Osciloscópio duplo traço, com duas ponteiras 01 Multímetro digital A4 - Roteiro: 1. Variando o ângulo de disparo do tiristor (α), medir a tensão e a corrente na carga. 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
B) Montar o circuito com carga indutiva. B1 - Material utilizado: 01 Transformador rebaixador 220/ 15+15 03 Kit Tiristor 03 Kit de comando 01 Banco de cargas B2 - Instrumentos Necessários: 01 Osciloscópio duplo traço, com duas ponteiras 01 Multímetro digital B3 - 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). 6