decima aula - Faculdade de Engenharia

Pontifícia Universidade Católica do RS – PUCRS
Faculdade de Engenharia – FENG
LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
Experiência nº 10 - Retificador Trifásico controlado de Onda Completa a Tiristor
OBJETIVO:
Verificar o comportamento do retificador trifásico de onda completa a tiristor (seis pulsos),
compreender sua vantagem em relação ao retificador com diodo e analisar os circuitos de disparo.
ESTUDO TEÓRICO:
Um retificador trifásico em ponte é comumente utilizado em aplicações de alta potência.
Este retificador pode operar com ou sem transformador, e dá uma ondulação de seis pulsos na tensão
de saída. Os tiristores são numerados na ordem da seqüência de condução e cada um conduz por 120º.
A seqüência de condução é 12, 23, 34, 45, 56 e 61. O par de tiristores que estiver conectado entre
aquele par das fases de alimentação que tiver a maior tensão instantânea de fase a fase conduzirá. A
tensão de Linha é raiz de 3 vezes a tensão de fase de uma fonte trifásica conectada em estrela.
Em paralelo a cada fase existem um circuito de controle que utiliza o integrado TCA 785, que
está sincronizado com a rede através da detecção de passagem por zero. Considerando que o circuito
de controle da fase 1 controla o T1 e T4, o circuito da fase 2 controla o T2 e T5 e o circuito da fase 3
controla o T3 e T6
A estrutura do retificador está representada na figura 1.
Figura 1 - Topologia do retificador
a) Com Carga Resistiva
Quando α = 0 , obtém-se VLmed = 2,34 Vo , pois a estrutura torna-se igual ao retificador
trifásico não controlado, conforme figura 2.
Figura 2 - Retificador Trifásico de Onda Completa Controlado com carga resistiva
1
•
Tensão Média na Carga
Para 0 ≤ α ≤ π/3, a condução é contínua. A tensão média é calculada do seguinte modo:
V Lmed = 2,34V o cos α
Para p π/3< α < 2π/3, a condução é descontínua. A tensão média é calculada do seguinte
modo:
⎡
⎛π
⎞⎤
V Lmed = 2,34Vo ⎢1 + cos⎜ + α ⎟⎥
⎝3
⎠⎦
⎣
• Formas de Onda da Tensão na Carga
Figura 3 – Vmed na carga para α=0º
Figura 4 – Vmed na carga para α=60º
Figura 5 – Vmed na carga para α=90º
b) Com Carga Indutiva
No caso da carga indutiva, o ângulo de extinção do tiristor é β , maior que π, pois como a
corrente está atrasada em relação á tensão, quando ela se anular a tensão estará com um valor negativo.
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Figura 6 - Retificador Trifásico de Onda Completa Controlado com carga RL
•
Tensão Média na Carga
V Lmed = 2,34Vo cos α
•
Observações:
⎛π ⎞
0 ≤ α ≤ ⎜ ⎟ ⇒ V Lmed > 0 L Operação L como L retificador
⎝2⎠
⎛π ⎞
⎜ ⎟ < α ≤ π ⇒ V Lmed < 0 L Operação L como L inversor L não − autônomo
⎝2⎠
⎛π ⎞
α = ⎜ ⎟ ⇒ V Lmed = 0
⎝2⎠
•
Corrente Eficaz na Carga
A corrente eficaz na carga é dada pela expressão:
I s _ eficaz = I médio *
•
2
3
Formas de Onda da Tensão na Carga
Figura 7 – Vmed na carga RL para α=60º
3
Figura 8 – Vmed na carga RL para α=90º
•
Ângulo de Extinção β
O ângulo de extinção β pode ser obtido de maneira numérica através do Ábaco de
Puschlowski.
Para uso do ábaco devemos entrar com os seguintes dados: cos φ, ângulo α e a.
O ângulo φ se obtém da expressão :
w.L
R
Onde w é a freqüência, L é o valor da indutância e R o valor da resistência, α é dado e a é
obtido pela expressão:
tgθ =
a=
E
2 .V o
O Ábaco de Pushlowski está representado na figura 9.
Figura 9 - Ábaco de Pushlowski
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PARTE PRÁTICA:
Circuito Retificador:
Aplicações:
Esta estrutura é utilizada quando se deseja uma tensão contínua na carga e, ao mesmo
tempo variável.
A) Montar o circuito com carga resistiva
A1 - Realização Experimental
Usando os Kits do laboratório, montar o circuito retificador trifásico de onda completa com
carga resistiva.
Observações para Montagem e medições:
1- A alimentação do circuito de comando deve ser retirada das mesmas fases que alimentam o
trafo.
2- Quando da montagem do circuito RL o resistor deve ser montado junto ao terra do circuito.
3- As medições de corrente na carga deverão ser feitas com o osciloscópio sobre o resistor (
corrente em fase com a tensão ), bastando depois dividir a amplitude pelo valor da
resistência.
4- Ligar o catodo do comando com o catodo do tiristor.
5- Ligar o osciloscópio com um transformador isolador.
A2- Material Utilizado:
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01 Transformador rebaixador 220/ 15+15
03 Kit Tiristor
03 Kit de comando
01 Banco de cargas
A3 - Instrumentos Necessários:
•
•
01 Osciloscópio duplo traço, com duas ponteiras
01 Multímetro digital
A4 - Roteiro:
1. Variando o ângulo de disparo do tiristor (α) , medir a tensão e a corrente na carga. Observar
as formas de onda com o osciloscópio.
2. Obter a curva tensão média de carga em função do ângulo de disparo.
3. Verificar, pelo osciloscópio, a forma de tensão nos terminais do tiristor.
4. Comparar os valores experimentais com os valores obtidos teoricamente.
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B) Montar o circuito com carga indutiva.
B1 - Material utilizado:
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01 Transformador rebaixador 220/ 15+15
03 Kit Tiristor
03 Kit de comando
01 Banco de cargas
B2 - Instrumentos Necessários:
•
•
01 Osciloscópio duplo traço, com duas ponteiras
01 Multímetro digital
B3 - Roteiro:
1. Observar as formas de onda com o osciloscópio.
2. Obter a curva tensão média de carga em função do ângulo de disparo.
3. Verificar, pelo osciloscópio, a forma de tensão nos terminais do tiristor.
4. Comparar os valores experimentais com os valores obtidos teoricamente.
5. Variando o ângulo de disparo do tiristor, verificar as formas de onda de corrente e tensão na
carga.
6. Mantendo o ângulo de disparo (α) constante, variar a corrente na carga e medir a variação
do ângulo de extinção (β) do tiristor.
7. Mantendo constante a resistência de carga, variar a indutância e medir a variação do ângulo
de extinção e a tensão e corrente na carga.
8. Variando o ângulo de disparo, medir a tensão e a corrente na carga.
9. Pautar curvas da tensão média e corrente eficaz na carga em função do ângulo de disparo
(α).
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