grad adores

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁUNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICADEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA

CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICACURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA

1UTFPR – Campus Curitiba

Prof. Amauri Assef

Disciplina de Eletrônica de Potência Disciplina de Eletrônica de Potência –– ET66BET66B

Aula 17 Aula 17 –– GradadoresGradadores

Prof. Amauri AssefProf. Amauri Assef

amauriassef@utfpr.edu.bramauriassef@utfpr.edu.br

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Introdução:

� Os gradadores são conversores estáticos destinados a variar o valor eficaz de uma tensão alternada

� Caracterizam-se por colocar a carga em contato direto com a fonte, sem tratamento intermediário de energia

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� Não alteram a frequência da tensão alternada da fonte

� Não utilizam elementos reativos

� Introduzem harmônicas na tensão de saída e na corrente de entrada

Empregam apenas tiristores

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Principais empregos dos gradadores:

� Controle de intensidade luminosa (dimmer)

� Controle de temperatura – chuveiros e fornos

� Controle da velocidade de motores de indução

� Limitação da corrente de partida de motores de indução

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� Limitação da corrente de partida de motores de indução� Sistema de partida suave para motores – soft-starters

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Principais topologias:

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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Estrutura do gradador monofásico:

� Cargas de pequena potência ���� TRIAC� Exemplo: TIC226

� Potências maiores ���� Dois tiristores em antiparalelo

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� Potências maiores ���� Dois tiristores em antiparalelo� Exemplo: TIC106 (SCR)

Bidirecional

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

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MT – main terminal

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Gradador monofásico – carga R:

� Topologia e formas de onda

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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Gradador monofásico – carga R:

� Simulação com o PSIM

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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� As grandezas envolvidas são representadas pelas expressões:

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VLmed

e ILmed

nulos

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Tensão eficaz no resistor:

[ ] [ ]∫∫ ==π

α

π

α

ωωπ

ωωπ

tdtsenVtdtsenVn

V ooLef

222

12

2

( )π

απα

2

21

senVV oLef +−≅

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� Corrente eficaz no resistor:

ππ 21VV oLef +−≅

( )π

απα

2

21

sen

R

VI o

Lef +−≅ ( )21

2

2/

oLef

sen

R

VI

+−= ααππ

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Corrente eficaz parametrizada no resistor:

( )21

2

2

2

1

2

/

o

Lef sen

V

RI

+−= ααππ

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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Tensão média em cada tiristor:

� Corrente média em cada tiristor:

( )∫=π

α

ωωπ

tdtsenVV oTmed 22

1 ( )( )απ

cosV

V oTmed += 1

2

2

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� Corrente média em cada tiristor:

� Corrente eficaz em cada tiristor:

( )( )απ

cosR

VI o

Tmed += 12

2

( )∫

=π

α

ωωπ

tdtsenR

VI o

Tef

2

22

1

2Lef

Tef

II =

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Corrente eficaz parametrizada no tiristor:

Ou parametrizada:

( )21

2

2

2

/

oTef

sen

R

VI

+−= ααππ

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Ou parametrizada:

( )21

2

2

2

1

2

/

o

Tef sen

V

RI

+−= ααππ

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Valores médio e eficaz parametrizados em cada tiristor:

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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Gradador monofásico – carga RL:

� Topologia e formas de onda

Tensão de alimentação

Corrente de carga para φ=α

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Corrente de carga para φ=α

Corrente na carga

( )22 LR

Rcos

ωφ

+=

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� Ângulo de extinção β para cargas RL

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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Formas de onda para cargas RL

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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Verificação experimental para gradador monofásico RL

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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Exemplo de aplicação de gradador monofásico:

� Controle de intensidade luminosa (dimmer)

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�� TRIAC TRIAC �� equivale a dois SCR em antiequivale a dois SCR em anti--paraleloparalelo

�� Circuito de disparo mais simples Circuito de disparo mais simples �� DIAC (bidirecional)DIAC (bidirecional)

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores

� Curva característica do DIAC:

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