Gradadores e Variadores CA-CA

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina Departamento Acadêmico de Eletrônica Eletrônica de Potência Gradadores e Variadores CA-CA Florianópolis, novembro de 2012. Prof. Clóvis Antônio Petry.

Bibliografia para esta aula Capítulo 11: Controlador de tensão AC 1. Gradadores; 2. Variadores CA monofásicos. www.professorpetry.com.br

Nesta aula Gradadores: 1. Introdução; 2. Gradadores monofásicos: Carga resistiva; Carga RL. 3. Gradadores trifásicos; 4. Controle por ciclos inteiros; 5. R, L e C controlados por tiristores; 6. Compensador estático de potência reativa. Variadores CA-CA: 1. Introdução; 2. Implementação de um gradador monofásico; 3. Partida de cargas com gradadores; 4. Disparo de tiristores; 5. Chaves bidirecionais para CA-CA; 6. Estabilizadores com tap variável; 7. Chopper CA-CA; 8. Conversor CA-CA indireto.

Gradadores monofásicos Gradador usando triac Gradador usando tiristores

Gradadores monofásicos Retificador com carga resistiva pura:

Gradadores monofásicos Gradador com carga resistiva pura: V o α = Vi 1 + π sen ( 2 α ) 2 π

Gradadores monofásicos Correntes média e eficaz na carga:

Gradadores monofásicos Harmônicas da corrente de carga: I m = 2 Vo R

Gradadores monofásicos Harmônicas da corrente de carga, exemplo: Vo Po = 220V = 4800W 2 2 Vo 220 R = = = 10Ω P 4800 I m o 2 Vo 311 = = = 31,1 A R 10 35 30 25 I1 = 1 Im = 31,1A I3 = 0,3 Im = 9,33 A 20 15 10 I5 = 0,15 Im = 4,66 A 0 5 I1 I2 I3

Gradadores monofásicos Retificador com carga RL:

Gradadores monofásicos

Gradadores trifásicos Carga conectada em estrela (Y)

Gradadores trifásicos Carga conectada em delta ( )

Controle por ciclos inteiros Deficiências dos gradadores: 1. Introduzem harmônicas significativas de corrente na rede; 2. Para ângulos de disparo (α) elevados o fator de potência é baixo. Controle por ciclos inteiros:

Controle por ciclos inteiros W = R I T 2 1 o 1 2 W2 = R I T W = W 1 2 R I T = R I T 2 2 o 1 m = número de ciclos aplicados à carga; M = número de ciclos da rede. T T m M 1 I = Io = Io

Controle por ciclos inteiros m M = 5 5 Induscon 2000 m 1 M = 5 m 3 M = 5

Indutor controlado por tiristores L eq = π L ( ) ( π α) sen ( π α) 2 2 Indutor controlado por tiristores

Capacitor controlado por tiristores Capacitor controlado por tiristores

Resistor controlado por tiristores Resistor controlado por tiristores

Compensador estático de potência reativa eq Z ( α,,,, ) Z = Z θ = f L C R L 1 1 Controle do fator de potência do circuito pelos tiristores

Implementação do gradador monofásico (dimmer)

Implementação do gradador monofásico (dimmer) Tarefa: Estudar o exercício 6, do Capítulo 7 Gradadores. Diac de ± 42 V.

Partida de cargas com gradadores Controle da tensão de saída do retificador pelo gradador

Partida de cargas com gradadores www.weg.com.br Controle da corrente de partida de motores usando gradadores

Disparo de tiristores www.onsemi.com

Chaves bidirecionais para conversores CA-CA =

Estabilizador com tap variável

Estabilizador com tap variável Principal Auxiliar Echavarría et al, 2007.

Chopper CA-CA + S a i Lo L o + v i Sb C o vo www.professorpetry.com.br

Chopper CA-CA L o + S1 S3 + S 2 v i Co Zo v o S 4 v i L o S 1 S1, S2 S3, S4 v i > 0 v i < 0 s1 pwm on s2 pwm on s3 on pwm s on pwm 4 + v i S 2 S 4 Co Zo + v o 0 π 2π S 3

Chopper CA-CA

Chopper CA-CA Dados da simulação: F s = 1 khz; C o = 100 uf; L o = 10 mh.

Chopper CA-CA Dados da simulação: F s = 20 khz; C o = 10 uf; L o = 1 mh.

Conversor CA-CA indireto

Conversor CA-CA indireto Dados da simulação: C ret =1 uf.

Conversor CA-CA indireto Dados da simulação: C ret =0,1 uf.

Conversor CA-CA indireto Dados da simulação: C ret = 100 uf.

Próxima aula Laboratório de Conversores CA-CA: 1. Gradadores; 2. Variadores CA monofásicos. www.professorpetry.com.br