eletrÔnica de potÊncia aula 06 - gradadoresluis.nodari/disciplinas/epo/epo - 06... · controle da...

1

ELETRÔNICA DE POTÊNCIAELETRÔNICA DE POTÊNCIA

Aula 06 - GradadoresAula 06 - Gradadores

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOMINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOSECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICASECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICAINSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA

DE SANTA CATARINADE SANTA CATARINA

Prof. Luis M. NodariProf. Luis M. Nodari

[email protected]@ifsc.edu.br

2

Prof. Luis Nodari

EPO – Aula 06 - Gradadores06 - Gradadores

Possibilitar a variação do valor eficaz da tensão Possibilitar a variação do valor eficaz da tensão alternada que alimenta determinada cargaalternada que alimenta determinada carga

Não alteram a freqüência da tensão alternada da Não alteram a freqüência da tensão alternada da fontefonte

Não utilizam elementos reativosNão utilizam elementos reativos

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

GradadoresGradadores

3

Prof. Luis Nodari


AplicaçõesAplicações

Controle da intensidade luminosa (dimmer para Controle da intensidade luminosa (dimmer para iluminação incandescente)iluminação incandescente)

Controle da temperatura em chuveiros com Controle da temperatura em chuveiros com acionamento eletrônicoacionamento eletrônico

Controle da temperatura em fornosControle da temperatura em fornos

Limitação da corrente de partida de motores de Limitação da corrente de partida de motores de indução (soft-starters)indução (soft-starters)

Compensadores estáticos de reativos (SVR)Compensadores estáticos de reativos (SVR)

4

Prof. Luis Nodari


1

2

G1G2

MonofásicoMonofásico

1r

2r

G1G2

1s

2s

G1G2

1t

2t

G1

1r

2r

G1G2

1s

2s

G1G2

1t

2t

G1G2

TrifásicoTrifásicoa 3 fios a 3 fios

Trifásico a 3 fios Trifásico a 3 fios ou a 4 fiosou a 4 fios

Principais topologiasPrincipais topologias

5

Prof. Luis Nodari


Gradador monofásico – Carga RGradador monofásico – Carga R

Formas de ondaFormas de onda

G1

G2

iL

vLvo R

TopologiaTopologia

6

Prof. Luis Nodari


G1

G2

iL

vLvo R

Tensão na cargaTensão na carga

0LmedV

sen 21

2Lef oV V

MédioMédio EficazEficaz

2

2 sen1

22 sen

o

Lmed

o

V t d t

V

V t d t

2

12 senLef oV V t d t

7

Prof. Luis Nodari


G1

G2

iL

vLvo R

Corrente na cargaCorrente na carga

0LmedI sen 2

12

oLef

VI

R


2

2 sen1

22 sen

o

Lmed

o

Vt d t

RI

Vt d t

R

2

12 seno

Lef

VI t d t

R

8

Prof. Luis Nodari


G1

G2

iL

vLvo R

2cos 1

2o

Tmed

VI

R 2

LefTef

II


12 sen

2o

Tmed

VI t d t

R

2

12 sen

2o

Tef

VI t d t

R

Corrente no tiristorCorrente no tiristor

9

Prof. Luis Nodari


Corrente média e eficaz em cada tiristor (parametrizada)Corrente média e eficaz em cada tiristor (parametrizada)

10

Prof. Luis Nodari


Componentes harmônicasComponentes harmônicas

1) Amplitude da fundamental:1) Amplitude da fundamental:

2 21 1 1I a b

1

2cos 1

2oVaR

1

2sen 2 2 2

2oVbR

2) Fase da fundamental:2) Fase da fundamental:

1

cos senn nn

i t a n t b n t

11

1

arctana

b

11

Prof. Luis Nodari


1) Amplitude das demais harmônicas (ordem n)1) Amplitude das demais harmônicas (ordem n)

2 2n n nI a b

cos 1 cos 1 cos 1 cos 12

1 1o

n

n n n nVa

R n n

sen 1 sen 12

1 1o

n

n nVb

R n n

2) Fase das harmônicas:2) Fase das harmônicas:

arctan nn

n

b

a

12

Prof. Luis Nodari


Formas de ondaFormas de ondaTopologiaTopologia

22

cosR

R L

iL

vLvo G1

G2

R

L

Gradador monofásico – Carga RLGradador monofásico – Carga RL

13

Prof. Luis Nodari


Ângulo de extinsão Ângulo de extinsão

14

Prof. Luis Nodari


Tensão na cargaTensão na carga

0LmedV


2

2 sen1

22 sen

o

Lmed

o

V t d t

V

V t d t

2

12 senLef oV V t d t

Corrente na cargaCorrente na carga

0LmI

2Lef TefI I

sen 2 sen 2

2Lef oV V

iL

vLvo G1

G2

R

L

15

Prof. Luis Nodari



arctan

cos cos

sen2 1

arctan

mTmed t

II

e

MédioMédio 1

2 sen2

oTmed

VI t d t

R

iL

vLvo G1

G2

R

L

16

Prof. Luis Nodari



EficazEficaz

2

cotg

cotg

2

22cotg

sen 2 sen 2 2sen cos

2 4 cotg 1

cotg sen cos cotg sen cos

sen 2 sen2 cotg cos sen

cotg 1

sencotg cos sen 1

2cotg

mTef

eI

Ie

e

2

cotg21sen sen

2t

Tef mI I t e d t

17

Prof. Luis Nodari


18

Prof. Luis Nodari


Componentes harmônicasComponentes harmônicas

1

cos senn nn

i t a n t b n t

2 2n n nI a b

11

1

arctana

b

1cosDF senv t V t

Tensão de referênciaTensão de referência Fator de deslocamentoFator de deslocamento

19

Prof. Luis Nodari


Componentes harmônicas (fundamental)Componentes harmônicas (fundamental)

1

cotg

2

cos cos 2 cos 2 sen 2 2 sen 2 sen 22

4sencotg cos sen cotg cos sen

cotg 1

mIa

e

1

cotg

2

sen cos 2 cos 2 cos 2 2 sen 2 sen 22

4sencotg sen cos cotg sen cos

cotg 1

mIb

e

20

Prof. Luis Nodari


Componentes harmônicas (acima da fundamental)Componentes harmônicas (acima da fundamental)

cotg

2 2

cos coscos 1 cos 1 cos 1 cos 1

1 1

sen sensen 1 sen 1 sen 1 sen 1

1 1

2sencotg cos sen cotg cos sen

cotg

mn

Ia n n n n

n n

n n n nn n

e n n n n n nn

cotg

2 2

cos cossen 1 sen 1 sen 1 sen 1

1 1

sen sencos 1 cos 1 cos 1 cos 1

1 1

2sencotg sen cos cotg sen cos

cotg

mn

Ib n n n n

n n

n n n nn n

e n n n n n nn

21

Prof. Luis Nodari


22

Prof. Luis Nodari


Controle por ciclos inteirosControle por ciclos inteiros

Variação da potência através da alteração do Variação da potência através da alteração do número de ciclos (ou semi-ciclos) de conduçãonúmero de ciclos (ou semi-ciclos) de condução

Condução em um ciclo inteiro Condução em um ciclo inteiro → não produz → não produz componentes de alta ordemcomponentes de alta ordem → não há o problema de → não há o problema de ruído na instalaçãoruído na instalação

Ciclos sem condução Ciclos sem condução → geração de → geração de sub-sub-harmônicas (harmônicas (harmônicas de ordem mais baixa) → harmônicas de ordem mais baixa) → problemas de cintilação (flicker)problemas de cintilação (flicker)

23

Prof. Luis Nodari


t

tT1

T

Atuação em ciclos inteirosAtuação em ciclos inteiros

1oLef

V TI

R T 1

o

TP

P T

24

Prof. Luis Nodari


vi

t

iL

tT1

T

Atuação em semi-ciclosAtuação em semi-ciclos→ redução do flicker→ redução do flicker

1oLef

V TI

R T

1

o

TP

P T

25

Prof. Luis Nodari


Variação da potência médiaVariação da potência média

TRIAC TRIAC → equivalente a dois SCR em anti-paralelo→ equivalente a dois SCR em anti-paralelo Circuito de disparo mais simples Circuito de disparo mais simples → DIAC→ DIAC Aplicação → Fornos, lâmpadas, sistemas de Aplicação → Fornos, lâmpadas, sistemas de aquecimento (chuveiros)aquecimento (chuveiros)

26

Prof. Luis Nodari


Curva característica do funcionamento do DIACCurva característica do funcionamento do DIAC

27

Prof. Luis Nodari


Aplicação de gradador trifásicoAplicação de gradador trifásico Partida suave de motores de induçãoPartida suave de motores de indução

Para a partida do motor, o torque elétrico (TPara a partida do motor, o torque elétrico (Tee) deve ) deve

ser maior que o torque mecânico (Tser maior que o torque mecânico (Tmm) da carga ) da carga → →

provoca a aceleração do rotorprovoca a aceleração do rotor

O motor acelera até o momento em que TO motor acelera até o momento em que Tee e T e Tmm se se

igualamigualam

Quando é usada a partida direta da rede, o torque Quando é usada a partida direta da rede, o torque elétrico gerado pelo motor é muito maior que o torque elétrico gerado pelo motor é muito maior que o torque mecânico da carga, o que gera uma rápida aceleraçãomecânico da carga, o que gera uma rápida aceleração

Logo uma grande quantidade de energia é absorvida Logo uma grande quantidade de energia é absorvida da rede da rede → elevadas correntes transitórias >7x o valor → elevadas correntes transitórias >7x o valor nominalnominal

28

Prof. Luis Nodari


Modelo equivalente do motor Modelo equivalente do motor → torque e corrente em → torque e corrente em função de função de rr

2

2 2 232

s r sle

e r sl lr

V RPT

R L

2 2 2/

ss r

r e lr

VI I

R S L

e r

e

s

29

Prof. Luis Nodari


Gradadores para partida suave de motores de Gradadores para partida suave de motores de indução indução → variação de V→ variação de Vss

30

Prof. Luis Nodari


Circuitos típicos de soft-startersCircuitos típicos de soft-starters

1) Trifásico com 3 braços1) Trifásico com 3 braços 2) Trifásico com 2 braços2) Trifásico com 2 braços

v1

v3

v2

i1

i3

i2

Z1

Z2

Z3

Bypass

v1

v3

v2

i1

i3

i2

Z1

Z2

Z3

Bypass

31

Prof. Luis Nodari


||eq Leq CX X X

,22 sen 2eq

LL

Implementação de reatores variáveisImplementação de reatores variáveis

32

Prof. Luis Nodari


Compensação de fator de potência Compensação de fator de potência

XXeqeq capacitivo para compensar a componente indutiva da carga L capacitivo para compensar a componente indutiva da carga L11

Correção rápida do fator de potência de cargas indutivas variáveisCorreção rápida do fator de potência de cargas indutivas variáveis

1eqX X

33

Prof. Luis Nodari


Compensação estática de tensão alternada senoidal Compensação estática de tensão alternada senoidal

A tensão VA tensão V22 pode ser estabilizada para variações de 30% pode ser estabilizada para variações de 30%

da tensão Vda tensão V11 nominal nominal

Aplicação em linhas de transmissão Aplicação em linhas de transmissão → FACTS→ FACTS

12 2 2

1 Lo Lo

C

VV

X X

X R

34

Prof. Luis Nodari


eletrÔnica de potÊncia aula 06 - gradadoresluis.nodari/disciplinas/epo/epo - 06... · controle da...

Documents