Projeto e Construção de um Gradador Senoidal

Ewaldo Luiz de Mattos MehlUniversidade Federal do ParanáDepartamento de Engenharia Elétricamehl@eletrica.ufpr.br

TE067-Laboratório de Engenharia Elétrica V

• Gradadores• Gradadores com controle pelo ângulo de condução de um interruptor• Gradadores com controle PWM• Gradadores de senóide completa• Módulo Fonte de Alimentação• Módulo Gerador de Pulsos• Módulo Controlador de Potência• Montagem dos Módulos na Placa-Base• Lista de Materiais

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• Gradadores

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Objetivo de um Gradador: variar o valor eficaz de uma corrente alternada

Algumas aplicações:• 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

• Gradadores com controle pelo ângulo de condução

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Com 1 TRIAC Com 2 SCR

• Gradadores com controle pelo ângulo de condução Estratégias de comando:

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Progressivo

Regressivo

• Gradadores com controle pelo ângulo de condução Exemplo:

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• Gradadores com controle pelo ângulo de condução - Vantagens

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Circuito simples.

Em caso de lâmpadas, podem ser construídos de forma compacta, podendo portanto ser alojados no interior das caixas embutidas (caixas de 4” x 2”).

Não necessitam de uma fonte de alimentação auxiliar.

Baixo custo.

• Gradadores com controle pelo ângulo de condução - Desvantagens

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É comum observar-se ruído audível na carga.

Geram interferências em equipamento eletrônico existentes nas proximidades dos cabos de saída.

Elevam o nível de corrente elétrica no “terra” das instalações elétricas.

Aquecimento (=perdas) elevadas no chaveamento do TRIAC ou dos SCRs.

• Gradadores com controle PWMChaveamento em alta freqüência, com ajuste na largura dos pulsos de comando:

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• PWMPulse width modulation

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100(%) TtD alto

D=50%

D=20%

• PWMPulse width modulation

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100(%) TtD alto

T

• PWMPulse width modulation

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D=50%

D=95%

• Gradadores PWM - Vantagens

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Operam com chaveamento em freqüência fixa: O ruído gerado pode, portanto, ser filtrado de forma relativamente fácil.

O uso de MOSFET reduz as perdas por aquecimento.

Não produzem correntes no “terra” das instalações elétricas

• Gradadores PWM - Desvantagens

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O circuito é mais complexo que os gradadores com controle por fase.

O custo é significativamente maior que os gradadores com controle por fase.

Necessitam de uma fonte de alimentação auxiliar para o circuito de comando.

O circuito resultante é relativamente grande, sendo difícil de ser instalado de forma discreta em uma residência já existente.

• Gradadores de senóide completa

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• Gradadores de senóide completa

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Vantagem:• Não produzem ruído.

Desvantagens:• Circuito complexo• Se o chaveamento for rápido, causam flutuações na tensão da rede• Não podem ser usados para lâmpadas (somente podem ser usados em cargas resistivas, como fornos)

• Módulo Fonte de AlimentaçãoBaseado no Regulador (LM)(MC)7812

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Encapsulamento:

Circuito de Aplicação:

Características (__7812):

Tensão máxima de Entrada: 35V

Tensão de Saída Típica = 12 V

Tolerâncias: 7812A: 11,75V Vout 12,25V 7812B: 11,5V Vout 12,5 V

Corrente de saída:

Iout (tip.) 1A Iout (pico) = 2,2 A

• Módulo Fonte de AlimentaçãoBaseado no Regulador (LM)(MC)7812

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Circuito do Regulador de Tensão:

C1: Capacitor de Poliéster, para filtragem de ruído de alta freqüência porventura existente na tensão de entrada. Valor sugerido: na faixa de 10 nF a 100 nF. C2: Capacitor Eletrolítico, para melhorar a estabilidade da tensão de saída. Valor sugerido: 100 F

•Módulo Fonte de Alimentação

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• PCI do Módulo Fonte de Alimentação

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• Módulo Gerador de PulsosBaseado no Circuito Integrado 555 (LM555, NE555, CA555 etc.)

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• Tensão de Alimentação: de 4,5 V até 18 V

• Tensão de inicialização: > 1 V

• Módulo Gerador de Pulsos

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pulsos

• Módulo Gerador de Pulsos

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Cor do LED: verde

Cor do LED: vermelho

• Módulo Gerador de Pulsos

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• PCI do Módulo Gerador de Pulsos

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• Módulo Controlador de PotênciaBaseado no MOSFET IRF740

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IRF740

• Módulo Controlador de PotênciaBaseado no MOSFET IRF740

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• Módulo Controlador de Potência

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• PCI do Módulo Controlador de Potência

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• Placa Base

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• PCI da Placa Base

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• Montagem dos Módulos na Placa Base

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Placa do Gerador

de Pulsos c/ 555

Placa de Potência c/

MOSFET

Placa da Fonte

• Lista de Materiais

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Disponível em:

http://www.eletrica.ufpr.br/mehl/te076