Rui Chibante ISEP/DEE/ELTRP 1/3

TRABALHO Nº4

Controlo de fase

(Trabalho não sujeito a avaliação) v1.0, Outubro de 2011

1 Ensaio experimental

a) O gerador de impulsos GI-212

O módulo GI-212 implementa um circuito de controlo de fase e é constituído pelos blocos representados na Figura 1.

(a) (b) (c)

Figura 1 – GI-212: (a) transformador de sincronismo; (b) temporizador; (c) derivador

O transformador de sincronismo permite reduzir os níveis de tensão da rede

do laboratório, apresentando no secundário uma tensão alternada com valor

de pico igual a 10 V. A tensão colocada no primário do transformador será a

tensão de sincronismo usada para gerar os impulsos de comando.

O bloco temporizador tem como função gerar uma onda em dente de serra

de período 10 ms, sincronizada com o sinal de entrada. Por comparação

entre a onda de dente de serra e uma tensão VC, ajustável de [–10 V, 0],

tem-se no ponto ‘S’ uma onda retângular desfasada do sinal de sincronismo

de α graus, sendo α (o ângulo de disparo) proporcional à tensão VC. Para VC

= −10 V tem-se α = 0º; Para VC = 0 V tem-se α = 180º.

O bloco derivador (Figura 2) é implementado através de um transformador

de impulsos. Quando a tensão dos impulsos aplicados no terminal ‘E’ é

positiva, o transístor conduz, fazendo com que nos dois secundários (I1 e I2)

apareçam dois impulsos independentes.

As formas de onda associadas ao gerador de impulsos estão representadas

na Figura 3.

Figura 2 – Circuito do bloco derivador

Figura 3 – Formas de onda do GI-212

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b) Procedimento de montagem

Estabeleça as ligações de acordo com a Figura 4:

Figura 4 – Esquema de ligações para visualizar o sinal de sincronismo e o impulso de comando

1) Alimentar o transformador de sincronismo com uma tensão alternada 110 V (fase-neutro).

2) Aplicar uma tensão variável [−10 V , 0] ao terminal VC usando o módulo TENSIONES 510.

3) Utilizando um osciloscópio, analise as formas de onda e verifique se o comportamento corresponde ao esperado.

4) Retire a ponta do canal 2 para repor o isolamento entre a tensão de sincronismo e os impulsos à saída do derivador.

5) Monte o circuito da Figura 5 usando o impulso I1 para disparar o tiristor. Verifique o correto funcionamento do circuito.

Figura 5 – Retificação monofásica controlada

2 Simulação

No PSIM qualquer semicondutor controlado é comandado através da ligação ao terminal de controlo de um de três

elementos:

a) Gating block (elements → power → switches)

b) Alpha controller (elements → other → switch controllers)

c) On-Off controller (elements → other → switch controllers)

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a) Controlo de fase com gating block

Implemente o circuito da Figura 6, em que o tiristor é disparado com um ângulo de disparo de 90º, sendo a duração do

disparo igual a 5º. Note que no gating block define-se, num período, o número de pontos em que ocorrem transições e os

respetivos ângulos.

Figura 6 – Circuito de controlo de fase com gating block

b) Controlo de fase com alpha controller

Implemente o circuito da Figura 7, em que o tiristor é disparado com um ângulo de disparo de 90º, sendo a duração do

disparo igual a 5º. Note que o ângulo de disparo está sincronizado com a tensão de entrada.

Em montagens retificadoras com múltiplos tiristores, cada um deles será disparado com um impulso sincronizado com

uma dada tensão.

Figura 7 – Circuito de controlo de fase com alpha controller

c) Controlo de fase com on-off controller

Esta solução só é necessária caso se prentenda implementar um circuito de controlo de fase de raíz, tal como referido na

parte 1 deste guião, cujas formas de onda se ilustram na Figura 3. Tente construir um circuito com as mesmas

caraterísticas, usando um comparador, uma onda em dente de serra e uma fonte de tensão, fonte esta que será a

referência e representará o ângulo de disparo.

90 95

THY1

110

Vi

100

Vo

THY1

110

Vi

100

45

1

Ângulo de disparo

Vo

Vi

Vi

THY1

110

Vi

100

Vo

Circuito de

controlo de fase