Prova Aula de Eletrnica de Potncia Circuitos Retificadores Monofsicos e Polifsicos, controlados e no controlados

PLANEJAMENTO:1. Introduo 2. Tiristores 3. Retificao 4. Retificao Monofsica 4.1 Retificador No Controlado (DIAC) 4.2 Retificador Controlado (SCR) 4.3 Retificador Controlado (TRIAC) 5. Retificao Trifsica 6. Retificao Hexafsica

Sntese

1. Introduo Estudaremos os dispositivos mais utilizados na eletrnica para realizar a retificao de um sinal, ou seja, converter um sinal AC em DC. Existem 2 grupos de retificadores:

Retificadores No Controlados DIACs; e Retificador Controlados SCRs e TRIACs.

2. TiristoresA esse grupo de retificadores chamamos de tiristores, os quais apresentam as seguintes caractersticas:

Controle de grandes cargas de energia; e Controle eletrnico de potncia e converso de potncia.

O tiristor qualquer dispositivo PNPN de quatro camadas.

3. Retificao Podemos ter um processo de retificao de meia onda ou onda completa:

Os retificadores podem estar presentes em circuitos: Monofsicos

Trifsicos Hexafsicos

4. Retificao Monofsica 4.1 Retificador No Controlado (DIAC): O DIAC tambm pode ser chamado de diodo de comutao ou diodo de corrente alternada.

O DIAC utilizado para disparar SCRs e TRIACs e sua tenso de disparo varia de 28V a 42V.

No h circulao de corrente no componente at que a tenso de disparo seja atingida.

Aps isso sua impedncia cai, permitindo uma intensa circulao de corrente. Corrente limitada apenas pelo circuito externo do circuito.

Ue: tenso de alimentao; Id: corrente do DIAC; Url: tenso sobre resistor de carga; Ud: tenso do DIAC

4.2 Retificador Controlado (SCR):

O SCR tambm chamado de retificador controlado de silcio.

O SCR utilizado no controle de altas potncias.

Os SCRs podem ser de dois tipos: de baixa corrente fornecem corrente de anodo menor que 1A.

de alta corrente fornecem corrente de anodo de centenas de ampres.Com uma pequena corrente no gate possvel realizar o controle da corrente no componente.

O SCR permite o disparo controlado atravs de um pulso de corrente aplicado ao gate, sendo portanto, mas eficiente que os DIACs.

A interrupo no funcionamento do componente ocorrer quando a corrente anodo-catodo cessar, para isso: Tenso anodo-catodo (VAK) deve ser zerada; ou Corrente de anodo-catodo deve ser mantida inferior a corrente de manuteno (IH).

O componente extremamente sensvel e facilmente pode ser danificado se suas caractersticas eltricas no forem observadas.

Funcionamento: Quando anodo-catodo estiver inversamente polarizado pode ocorrer uma corrente de fuga, chamada de corrente inversa de bloqueio (IDR); Essa corrente permanece at que a tenso inversa de pico (VRM) seja ultrapassada, iniciando-se uma avalanche inversa aumentando a corrente rapidamente danificando o componente; Quando o componente estiver diretamente polarizado, temos uma avalanche direta tambm provocada por uma corrente de fuga existente, denominada de corrente direta de bloqueio (-ID); Essa corrente atua no componente at que tenso de ruptura direta (VBO) seja alcanada, levando o componente a uma alta conduo;

A resistncia anodo-catodo torna-se pequena e o SCR torna-se uma chave interruptora fechada.

O SCR pode ser disparado mesmo com uma tenso anodo-catodo abaixo da tenso de ruptura. Aplicamos um pulso no gate polarizando diretamente assim a juno gate-catodo. Desta forma o componente se comportar como um retificador simples de silcio.

Ao conduzir a corrente de gate deixa de ter efeito sob a corrente de anodo. O componente permanecer assim at que a tenso de alimentao de anodo seja interrompida. Em CA durante o ciclo negativo, quando o circuito anodo-catodo estiver inversamente polarizado, o componente entrar em corte.

O SCR no poder ficar permanentemente conduzindo em corrente alternada, pois a cada ciclo o componente passa duas vezes pelo ponto zero e o componente polarizando inversamente em meio ciclo.

Assim para que haja conduo devemos: A cada meio ciclo positivo fornecer um pulso ao gate um pulso de disparo; Utilizar um circuito de disparo sincronizado com a CA de alimentao, permitindo um controle da forma de onda sobre a carga; Este controle pode ser feito por deslocamento de fase ou controle por UJT.

O controle por deslocamento de fase emprega uma malha de defasagem com resistor e capacitor (RC).

A tenso de sada (ES) ir variar de 0 at 90 em relao tenso (E) de entrada, dependendo do valor ajustado no potencimetro. Alterando-se o valor do potencimetro aumentamos a resistncia em srie com o capacitor, provocando uma defasagem na tenso do mesmo. Adotamos nesse caso a tenso do capacitor (EC) como sendo a tenso de sada (ES).

4.3 Retificador Controlado (TRIAC):

O possui um terceiro terminal por meio do qual realizado o controle da corrente.

O TRIAC utilizado no controle de baixas potncias, como controle de velocidade de pequenos motores, controles de iluminao ou temperatura.

A seguir apresentamos seu circuito equivalente a partir de dois SCRs:

Ao realizarmos a polarizao do componente podemos observar:

A curva caracterstica do componente simtrica e atravs dela podemos observar uma conduo do componente nos quadrantes I e III apresentando maior eficincia. Uma vez que os sinais so positivos ou negativos, temos: Mxima eficincia para as modalidades + I e III; Eficincia mediana para a modalidade I; Baixa eficincia para a modalidade + III; e No recomendao de uso para as 2 ltimas modalidades citadas.

Seu funcionamento explicado atravs dos seguintes passos:

Enquanto no houver sinal no gate o componente estar bloqueado caso a tenso de entre seus terminais no ultrapasse a tenso de ruptura (VBO);

Seu disparo pode ser feito atravs de sinais positivos ou negativos; Para isso pode-se usar fontes CC, CA, fontes de pulso, lmpadas non ou DIACs;

Caso utilizemos DIACs, este mostra-se muito eficiente, pois com a descarga repentina do capacitor aparece uma resistncia negativa, constituindo uma excelente ponte de pulsos. A corrente que flui pelo componente limitada apenas pelo circuito externo, dispensando dispositivos de proteo.

Podemos implementar vrios circuitos com TRIACs:

Seu disparo feito atravs de rel reed ou outros elementos de controle; Pode-se utilizar um termostato, interruptor presso ou microrrel; O disparo pode ainda ser feito atravs de uma fonte CC com qualquer polaridade ou por um sinal eltrico alterando a sua frequncia.

Um outro circuito pode ser observado abaixo:

Utilizado em sistemas que necessitem de pouca potncia e baixa tenso no circuito de controle; Aplicados em sistemas de emergncia de incndios; A funo do transformador isolar magneticamente o circuito de potncia do TRIAC do circuito de controle do gate;

Outros circuitos:

Baixo custo; Alta preciso.

Outros circuitos:

No permite a obteno de nveis baixos de tenso ao ser ligado.

Outros circuitos:

Possui duas constantes de tempo; Utilizado em dimmers para controle de iluminao;

Pode ser utilizado para controle de velocidade de furadeiras ou ventiladores.

5. Retificao Trifsica Produzem menos fator de ripple que os retificadores monofsicos, utilizando o mesmo sistema de filtragem. So necessrios para suprir as necessidades de demanda em CC para grandes potncias.

Retificador Trifsico de Meia Onda:

Admitindo as chaves S1 e S2 fechadas:

Admitindo a chave S3 fechada, podemos observar tambm que em 150 as duas tenses L1 e L2 tm valores iguais e em 270 os valores de tenso so iguais para L2 e L3:

Assim teremos com resultado na carga:

Retificador Trifsico de Meia Onda sem Transformador:

utilizado quando a rede fornece entrada de corrente atravs de 4 fios, porm apresenta a desvantagem de no ser isolado da rede.

Retificador Trifsico de Onda Completa em Ponte:

utilizado em grandes aplicaes industriais por liberar maior quantidade de energia.Opera ligado diretamente rede trifsica, dispensando o uso de transformadores.

Seu funcionamento pode ser entendido atravs de 2 circuitos retificadores de meia onda:

No haver circulao de corrente no neutro, toda a corrente do retificador positiva ser absorvida pelo retificador negativa. Desta forma o neutro pode ser desligado.

Podemos observar o fluxo de corrente na figura abaixo:

As tenses instantneas nas cargas (associadas em srie) igual a soma das tenses em cada um dos momentos, pois so tenses pulsantes:

Sempre ocorrer o funcionamento de 2 diodos em srie:

Formas de onda e intervalos de conduo:

6. Retificao Hexafsica

Circuito Retificador Hexafsico de Meia Onda

Diagrama Fasorial e Formas de Onda das Tenses de Fase no Secundrio

Intervalo de Conduo dos Diodos e Forma de Onda das Tenses no Retificador

SNTESE: Tiristores: so grupos retificadores, que permitem controle de grandes cargas de energia e controle eletrnico de potncia. Circuitos Retificadores: monofsicos, trifsicos ou hexafsicos. DIAC: utilizado para disparo de SCRs e TRIACs. SCR: utilizado no controle de altas potncias. TRIAC: utilizado no controle de baixas potncias. Retificao Polifsica: retificadores trifsicos e hexafsicos. Perguntas

Dvidas Concluso

Referncias Bibliogrficas:SENAI-SP, Curso Tcnico em Eletroeletrnica Eletrnica de Potncia. Por Airton Almeida de Moraes. So Paulo, 2005 SENAI-SP, Eletrnica de Potncia. Por Srgio Luiz Volpiano. So Paulo, 2000 SENAI-SP, Eletricista de Manuteno IV - Acionamento. Por Regina Clia Roland Novaes e Jos Geraldo Belato. So Paulo, 1997