04 conversores ca-ca.pdf

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PARTE 6:PARTE 6:

CONVERSORES CONVERSORES CACA--CACA

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GRADADORES

- Se interruptor empregando tiristor for conectado entre a rede de alimentação CA e a carga, o fluxo de potência poderá ser controlado através da variação do valor eficaz da tensão CA aplicada à carga;- Este tipo de circuito de potência é conhecido como controlador de tensão CA ou gradador.

Aplicações Típicas:- controle da intensidade luminosa de lâmpadas incandescentes;- controle da temperatura em aquecedores;- controle da velocidade de motores de indução;- limitação da corrente de partida de motores de indução;- mudanças de taps de transformadores.

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GRADADORES

- Dois tipos de controle normalmente são empregados: liga-desliga (on- off) e controle do ângulo de fase.- No controle liga-desliga, os interruptores com tiristores conectam a carga à rede de alimentação CA por alguns ciclos, desconectando em seguida por outros poucos ciclos;- No controle de fase, os interruptores com tiristores conectam a carga à fonte CA durante parte de cada ciclo da tensão de entrada.

- Os gradadores são ainda classificados segundo:• número de fases: monofásicos ou trifásicos;• controle do fluxo de potência: unidirecional (meia onda) ou bidirecional (onda completa).

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GRADADORES

- Com a tensão de entrada CA, os tiristores são comutados pela rede;- Os tiristores de controle de fase, que são relativamente baratos e mais lentos que dispositivos totalmente controlados, são normalmente utilizados;- Para aplicações de até 400 Hz, quando há TRIACs disponíveis para alcançar as especificações de tensão e corrente para uma aplicação particular, eles são mais comumente utilizados;- O TRIAC é um componente formado basicamente por dois tiristores internos ligados em antiparalelo.

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GRADADORES

- O interruptor composto por dois tiristores em antiparalelo conectam a carga à fonte CA por um dado intervalo de tempo tn ;- Retirando-se os pulsos de gatilho durante um intervalo de tempo tm , a corrente deixa de circular na carga, desconectando-a da fonte CA;- Este tipo de controle é empregado em aplicações onde há inércia mecânica e constante de tempo térmica elevadas, a exemplo de acionamentos de máquinas elétricas e aquecimento industrial;- Devido à comutação dos interruptores com tensão e corrente nulas, as harmônicas que surgem em função da ação de comutação são reduzidas.

CONTROLE LIGA-DESLIGA

onde k é a razão cíclica, n é o número de ciclos onde a carga permanece conectada à rede e m é o número de ciclos onde a carga permanece desconectada da rede.

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GRADADORES CONTROLE LIGA-DESLIGA

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GRADADORES CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO UNIDIRECIONAL

- O fluxo de potência para a carga é controlado através do ângulo de disparo do tiristor;- Devido à presença do diodo em antiparalelo, a faixa de controle é limitada e a tensão de saída eficaz somente pode ser variada entre 70,7 e 100%;- A tensão de saída e a corrente de entrada são assimétricas e contêm uma componente CC, que pode levar a problemas de saturação caso exista um transformador de entrada;- Esse circuito é um controlador monofásico de meia-onda e é apropriado apenas para cargas resistivas de baixa potência, tais como aquecimento e iluminação;- Como o fluxo de potência é controlado durante o semiciclo positivo da tensão de entrada, esse tipo é também conhecido como controlador unidirecional.

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GRADADORES CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO UNIDIRECIONAL

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GRADADORES

- A questão da componente CC de entrada pode ser solucionada utilizando-se controle bidirecional (ou em onda completa).- No semiciclo positivo da tensão de entrada, o fluxo de potência é controlado variando-se o ângulo de disparo do tiristor T1 ; - O tiristor T2 controla o fluxo de potência durante o semiciclo negativo da tensão de entrada;- Os pulsos de disparo dos tiristores são defasados de 180

para manter

a simetria da forma de onda da tensão na carga, evitando assim o surgimento de uma componente CC.

CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO BIDIRECIONAL

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GRADADORES CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO BIDIRECIONAL

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GRADADORES

- O gradador que emprega apenas dois tiristores isolados deve possuir um circuito de comando de gatilho isolado;- É possível obter uma configuração do tipo catodo comum para os tiristores acrescentando-se dois diodos de potência;- Isso leva ao aumento do custo e das perdas por condução.

CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO BIDIRECIONAL

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GRADADORES

- Um controlador monofásico de onda completa também pode ser implementado com um tiristor e quatro diodos;- Surge assim um retificador controlado a tiristores;- A tensão sobre o tiristor e sua corrente são sempre unidirecionais.

CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO BIDIRECIONAL

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GRADADORES COMPORTAMENTO COM CARGA RL

ângulo de extinção;=-

ângulo de condução dos tiristores.

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GRADADORES CONTROLE DE FASE TRIFÁSICO UNIDIRECIONAL

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GRADADORES CONTROLE DE FASE TRIFÁSICO UNIDIRECIONAL

Tensão eficaz de saída para carga em estrela:

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GRADADORES CONTROLE DE FASE TRIFÁSICO BIDIRECIONAL

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GRADADORES CONTROLE DE FASE TRIFÁSICO BIDIRECIONAL

Tensão eficaz de saída para carga em estrela:

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CICLOCONVERSORES MONOFÁSICOS

-Os controladores de tensão CA fornecem uma tensão de saída variável, mas a freqüência dessa tensão de saída é fixa. Além disso, o conteúdo harmônico é elevado, especialmente na faixa de tensão de saída baixa;- Uma tensão de saída variável com freqüência variável pode ser obtida a partir de conversões em dois estágios: tensão CA fixa em tensão CC variável (por exemplo, retificadores controlados) e tensão CC variável em tensão CA variável com freqüência variável (por exemplo, inversores);- Cicloconversores podem eliminar a necessidade de um ou mais conversores intermediários;- Um cicloconversor é um variador de freqüência direto, que converte tensão CA em uma dada freqüência para tensão CA em uma freqüência distinta.

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CICLOCONVERSORES MONOFÁSICOS

- A maioria dos cicloconversores é comutada naturalmente e a máxima freqüência de saída é limitada a uma fração da freqüência da fonte;- Principais aplicações: acionamentos de elétricas CA em baixa freqüência na faixa de até 15 kW em freqüências de 0 a 20 Hz.

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CICLOCONVERSORES TRIFÁSICOS