Gradadores e Variadores CA-CA

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina Departamento Acadêmico de Eletrônica

Eletrônica de Potência

Florianópolis, maio de 2013.

Prof. Clóvis Antônio Petry.

Capítulo 11: Controlador de tensão AC 1.  Gradadores; 2.  Variadores CA monofásicos.

Bibliografia para esta aula

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.

Divisão da eletrônica de potência

1E ( )1 1v ,f

2E ( )2 2v ,f

ConversorCC-CC

Retificador

Inversor

Conversorindireto de

tensão

Conversorindireto defreqüência

Conversores CA-CA – Princípio geral

fv

+

−

fv

t

+0−

ov

t

+0−

ov+

−

Conversores CA-CA – Número de fases

Monofásico

Trifásico

Conversores CA-CA – Comando

Baixa freqüência

PWM alta freqüência

1S 3S

2S

4S

oL

oC oZ ov

+

−

iv

+

−

Aplicações dos conversores CA-CA

Algumas aplicações: •  Controle de intensidade luminosa; •  Controle de temperatura; •  Controle de velocidade de motores de indução; •  Limitação da corrente de partida de motores de indução; •  Estabilizadores de tensão; •  Filtros ativos; •  Pré-estabilização em fontes de alimentação e UPS; •  Economia de energia; •  Sistemas de potência; •  Entre outras.

Gradadores monofásicos

Gradador usando triac

Gradador usando tiristores

Retificador com carga resistiva pura:

Gradadores monofásicos

Gradador com carga resistiva pura:

Gradadores monofásicos

( )21

2o i

senV V

ααπ π

⋅= ⋅ − +

⋅

Correntes média e eficaz na carga:

Gradadores monofásicos

Harmônicas da corrente de carga:

2 om

VIR⋅=

Gradadores monofásicos

Harmônicas da corrente de carga, exemplo:

2204800

oV VPo W

==

2 2220 104800

o

o

VRP

= = = Ω

2 311 31,110

om

VI AR⋅= = =

1 1 31,1mI I A= ⋅ =

3 0,3 9,33mI I A= ⋅ =

5 0,15 4,66mI I A= ⋅ = 0

5

10

15

20

25

30

35

I1 I2 I3

Gradadores monofásicos

Retificador com carga RL:

Gradadores monofásicos

Retificador com carga RL:

Gradadores monofásicos

Gradador com carga RL:

Gradadores monofásicos

Gradadores trifásicos

Carga conectada em estrela (Y)

Carga conectada em delta (∆)

Gradadores trifásicos

Carga conectada em delta (∆)

Gradadores trifásicos

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:

21 1oW R I T= ⋅ ⋅

22W R I T= ⋅ ⋅

1 2W W=2 2

1oR I T R I T⋅ ⋅ = ⋅ ⋅

1o o

T mI I IT M

= ⋅ = ⋅

m = número de ciclos aplicados à carga; M = número de ciclos da rede.

Controle por ciclos inteiros

Induscon 2000

15

mM

= 35

mM

=

55

mM

=

Controle por ciclos inteiros

Implementação do gradador monofásico (dimmer)

Implementação do gradador monofásico (dimmer)

Implementação do gradador monofásico (dimmer)

Tarefa: Estudar o exercício 6, do

Capítulo 7 – Gradadores.

Diac de ± 42 V.

Implementação do gradador monofásico (dimmer)

Partida de cargas com gradadores

Controle da tensão de saída do retificador pelo gradador

Controle da corrente de partida de motores usando gradadores

www.weg.com.br

Partida de cargas com gradadores

Disparo de tiristores

www.onsemi.com

Estabilizador com tap variável

Estabilizador com tap variável

Principal Auxiliar

Echavarría et al, 2007.

Estabilizador com tap variável

Laboratório de Conversores CA-CA: 1.  Gradadores; 2.  Variadores CA monofásicos.

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