RE5-2002 - LSI/USP

Escola Politécnica - USP
PSI 2325 Laboratório de Eletrônica I
Exp 5: Dispositivos de Potência
Equipe: Turma:
Profs: Data de Realização do Experimento:
Bancada:
2002
Nota:
B–82 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 5
1. Introdução
O objetivo desta experiência é o estudo do Retificador Controlado de Silício
(SCR), utilizado normalmente para controlar potências em diversas classes de
aplicações. Serão ainda estudados o princípio de operação do SCR e alguns circuitos
básicos empregado SCR.
2. Projetos (a serem realizados ANTES da aula experimental)
a) No circuito da figura 1, provar que P =
RB × EG
− RB − R
0, 6
b) Para o circuito da figura 1, calcular o valor de P para cada um dos ângulos de
disparo da tabela abaixo. Adotar EG=25,5V. Transpor os resultados obtidos para a
tabela do item 3.1.c.
(graus)
θmin=
20
30
40
50
60
70
80
θmax=
P calculado ( )
Exp. 5 – Dispositivos de Potência B–83
c) Para ocircuito da figura 2, lembrando que tanϕ=ωRA C, provar que
=
 2Vg ( R1 + R2 )

1

−
arcsen
−
sen

2 
 EG × R2

e
P=
tan
−R
C
d) Para o circuito da figura 2, calcular o valor de P e ϕ para cada um dos ângulos de
disparo da tabela abaixo. Adorar EG =25,5V. Transpor os resultados obtidos para a
tabela do item 3.2.b.
(graus)
θmin=
40
60
80
100
120
140
θmax=
P calculado ( )
calcul. (graus)
B–84 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 5
3. Procedimento Experimental
3.1.
Circuito de Disparo CA de 0 a 90 graus
Figura 1: Circuito Didático com SCR - I
a) Medir o valor eficaz da tensão e g(t) fornecida pelo secundário do transformador.
Medir também o valor de pico Eg. Caso o valor de Eg medido seja 0,5V acima ou abaixo
do valor esperado (25,5V) recalcular imediatamente os valores esperados para as
tabelas 2.2.c e 2.3.b.
eg =
Eg =
b) Identificar os componentes do circuito da figura 1, anotar os valores nominais dos
resistores utilizados e montar o circuito.
R=
RC =
RB =
Exp. 5 – Dispositivos de Potência B–85
c) Com o osciloscópio ajustado para acoplamento DC, conectar uma ponta de prova na
entrada eg(t) (ponto 2 da fig. 1), a outra ponta no anodo do SCR (ponto 1 da fig. 1) e os
terras do osciloscópio no ponto “0” do circuito. Use o sincronismo do osciloscópio no
modo LINE pois nesse modo há o sincronismo com a rede elétrica (line). Ajuste o
controle de calibração de base de tempo (seção Horizontal, botão MAIN /DELAYED,
softkey VERNIER On – para ajustar a base de tempo utilizar o knob Time/Div) de maneira
que o semi-ciclo positivo da senóide de entrada ocupe nove divisões (equivalente a 20o
/ divisão). Variar o valor de P para obter os ângulos de disparo desejados. Utilize os
cursores do osciloscópio para fazer as medidas (seção Measure, botão CURSOR ).
θ (graus)
P calculado ( )
P experimental (Ω)
θmin=
20
30
40
50
60
70
80
θmax=
Para θ=50 graus, imprimir conjuntamente as formas de onda de eg(t) e anodo e a seguir
as formas de onda de eg(t) e porta (gatilho)
O max obtido experimentalmente coincidiu com o esperado? Qual a razão?
B–86 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 5
d) Recalibrar a base de tempo e retirar as pontas de prova do circuito. Com o
osciloscópio no modo XY, o terra no anodo do SCR (ponto 1 da figura 1), a ponta de
prova do canal 1 no catodo do SCR (ponto 0) e a ponta de prova do canal 2 na entrada
(ponto 2), anotar os valores correspondentes às formas de onda para P igual a 10 KΩ,
20 KΩ e 30 KΩ (inverter o canal 1). Ampliar a escala do eixo X para medir a inclinação.
10 KΩ
3.2.
20 KΩ
30 KΩ
A
(Volts)
B
(Amperes)
C
(Volts/Amperes)
D
(Volts)
CIRCUITO DE DISPARO CA PARA 0A 180 GRAUS
Figura 2: Circuito didático com SCR - II
a) Identifique os componentes do circuito da figura 2, anotando os valores nominais dos
resistores utilizados e montar o circuito.
R=
R1 =
R2 =
Rc =
Exp. 5 – Dispositivos de Potência B–87
b) Com o osciloscópio em acoplamento DC, TERRA no catodo (ponto 0 da figura 1),
conectar a ponta do canal 1 no capacitor (ponto 3) e a ponta de prova do canal 2 no
anodo (ponto 1). Utilizar o sincronismo do osciloscópio no modo LINE .
Ajustar o controle de base de tempo de maneira que o semi-ciclo positivo da
senóide de entrada ocupe nove divisões. Variar o valor de P para obter os ângulos de
disparo desejados, preenchendo a tabela a seguir.
θ (graus)
P calculado
( )
calcul.
P exp. (Ω)
ϕ exp. (graus)
(graus)
θmin =
40
60
80
100
120
140
θmax =
Para θ=100 graus, imprimir conjuntamente as formas de onda de eg(t) e anodo e
a seguir conjuntamente as formas de onda de porta (gatilho) e no capacitor.
B–88 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 5
4. Análise de Resultados
a) Trace os seguintes gráficos (utilizando o programa plote_scr1 e plote_scr2):
-
Valor de P experimental e teórico (recalculado para os novos valores de resistência
e Eg) em função de θ para o circuito da figura 18 da apostila teórica;
Valor de P e ϕ experimental e teórico em função de θ para o circuito da figura 2;
Comente a(s) possível(eis) causa(s) das discrepâncias. Analise se é possível fazer a
curva teórica se aproximar mais da curva experimental reajustando-se o valor de VGT,
que foi considerado igual a 0,6 Volts no cálculo teórico.
a) Verifique se as aproximações realizadas na dedução das expressões (9) e (11)
são válidas para o circuito e o SCR utilizados.
b) Modifique o circuito da figura 1 para que possamos aproveitar os dois semiciclos da
rede elétrica.
5. Comentários e Conclusões