Pontifícia Universidade Católica do RS Faculdade de Engenharia LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Experiência nº 06 RETIFICADOR DE MEIA ONDA A TIRISTOR OBJETIVO: Verificar o comportamento do retificador de meia onda a tiristor, compreender sua vantagem em relação ao retificador com diodo e analisar os circuitos de disparo. ESTUDO TEÓRICO: Estrutura: A estrutura do retificador está representada na figura 1. a) Com Carga Resistiva Figura 1 - Topologia do retificador As formas de onda estão representadas na figura 2. No intervalo entre 0 wt < α o tiristor encontra-se cortado, não havendo tensão alguma sobre a carga. Após ser aplicado o pulso, o tiristor entra em condução transferindo a tensão da fonte para a carga. No instante wt = π a corrente se anula, pois a carga é resistiva, logo a corrente se anula simultaneamente com a tensão e o tiristor se bloqueia. Figura 2 - Tensão e corrente de saída para carga resistiva
Tensão Média na Carga A tensão média na carga é dada pela expressão: V Lmed = 0,225 V 0 ( 1 + cos α ) Logo se variarmos o ângulo de disparo α, variamos também a tensão na carga. Corrente média na carga I Lméd = V Lmed R A figura 3 representa a tensão de saída em função do ângulo de disparo. Com Carga Indutiva Figura 3 - Tensão de saída em função de α. 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.as formas de onda estão na figura 4. Figura 4 - Tensão e corrente de saída para carga indutiva
Tensão Média na Carga A tensão média na carga é dada pela expressão: V Lmed = 0,225 V 0 ( cos α - cos β ) Corrente Média na Carga A corrente média na carga é dada pela expressão: I Lmed = V Lmed R 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: tg φ = w L 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 através da expressão: a = E 2 V 0 e E seria uma bateria em série com o circuito ( figura 5 ). Figura 5 - Circuito com carga E
O Ábaco de Pushlowski está representado na figura 6. α 1 Figura 6 - Ábaco de Pushlowski α 1 = α p/ monofásico α 1 = α + 30 p/ 3f 3p α 1 = α + 60 p/ 3f 6p
Com Diodo Roda Livre A estrutura está representada na figura 7. Figura 7 - Retificador monofásico com diodo roda - livre Quando a tensão está no semiciclo positivo o diodo encontra-se bloqueado. No semiciclo negativo o tiristor bloqueia-se e o diodo passa a conduzir fazendo com que na carga não apareça tensão negativa. As formas de onda estão na figura 8. Figura 8 - Tensão e corrente de saída para circuito com diodo roda-livre Circuito Retificador: O circuito a ser montado aparece na figura 9 e consta de um tiristor T1, um circuito de controle C1, um transformador para isolamento e rebaixamento da tensão da rede (segurança) e uma carga a ser aplicada. Figura 9 - Circuito retificador monofásico
A carga utilizada pode ser indutiva, capacitiva, resistiva ou mista. Normalmente em aplicações de potência alimentam-se cargas RL. 1- Aplicações: Esta estrutura é utilizada quando se deseja uma tensão contínua na carga e, ao mesmo tempo variável. Realização Experimental Usando os Kits do laboratório, montar o circuito retificador monofásico 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. Material Utilizado: - Transformador abaixador 220/ 15+15 - Kit Tiristor - Kit de comando - Banco de cargas Instrumentos Necessários: - Osciloscópio - Voltímetro digital 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. Montar o circuito com carga indutiva. Material utilizado: Mesmo do item anterior Instrumentos Necessários: Mesmos do item anterior
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). Montar o Circuito com Diodo de Roda Livre Material Utilizado: Mesmo do item anterior mais o kit de diodos Instrumentos Necessários: Mesmos do item anterior Roteiro: 1. Variando o ângulo de disparo do tiristor (α), verificar com o osciloscópio as formas de onda da tensão e da corrente da carga. 2. Seguindo o mesmo procedimento, medir as tensões média e eficaz e a corrente eficaz na carga. 3. Construir uma curva da tensão média de carga em função do ângulo de disparo (α). 4. Verificar a forma de onda da tensão nos terminais do diodo. 5. Mantendo invariável o ângulo de disparo, variar a corrente de carga e a indutância de carga, e verificar a variação do ângulo de extinção e da tensão média. 6. Construir uma curva da corrente eficaz de carga em função do ângulo de disparo (α). 7. Fazer uma comparação entre os valores experimentais e teóricos e determinar, para cada indutor de carga utilizado, se a condução é contínua ou descontínua. 8. Observar a forma de onda de corrente pelo diodo. 9. Observar a forma de corrente no tiristor.