Pontifícia Universidade Católica do RS Faculdade de Engenharia

Pontifícia Universidade Católica do RS
Faculdade de Engenharia
LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
Experiência nº 06 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA A TIRISTOR
OBJETIVO:
Verificar o comportamento do retificador de meia onda a tiristor, compreender sua vantagem
em relação ao retificador com diodo e analisar os circuitos de disparo.
ESTUDO TEÓRICO:
Estrutura: A estrutura do retificador está representada na figura 1.
Figura 1 - Topologia do retificador
a) Com Carga Resistiva
As formas de onda estão representadas na figura 2.
No intervalo entre 0 ≤ wt < α o tiristor encontra-se cortado, não havendo tensão alguma sobre a
carga. Após ser aplicado o pulso, o tiristor entra em condução transferindo a tensão da fonte para a
carga. No instante wt = π a corrente se anula, pois a carga é resistiva, logo a corrente se anula
simultaneamente com a tensão e o tiristor se bloqueia.
Figura 2 - Tensão e corrente de saída para carga resistiva
Tensão Média na Carga
A tensão média na carga é dada pela expressão:
VLmed = 0,225 V0 ( 1 + cos α )
Logo se variarmos o ângulo de disparo α , variamos também a tensão na carga.
Corrente média na carga
ILméd =
VLmed
R
A figura 3 representa a tensão de saída em função do ângulo de disparo.
Figura 3 - Tensão de saída em função de α.
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.As formas de onda estão na figura 4.
Figura 4 - Tensão e corrente de saída para carga indutiva
Tensão Média na Carga
A tensão média na carga é dada pela expressão:
VLmed = 0,225 V0 ( cos α - cos β )
Corrente Média na Carga
A corrente média na carga é dada pela expressão:
ILmed =
VLmed
R
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:
tg φ = 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
através da expressão:
a=
E
√2 V0
e E seria uma bateria em série com o circuito ( figura 5 ).
Figura 5 - Circuito com carga E
O Ábaco de Pushlowski está representado na figura 6.
α1
Figura 6 - Ábaco de Pushlowski
α1 = α
p/ monofásico
α1 = α + 30
p/ 3f 3p
α1 = α + 60
p/ 3f 6p
Com Diodo Roda Livre
A estrutura está representada na figura 7.
Figura 7 - Retificador monofásico com diodo roda - livre
Quando a tensão está no semiciclo positivo o diodo encontra-se bloqueado. No semiciclo
negativo o tiristor bloqueia-se e o diodo passa a conduzir fazendo com que na carga não apareça tensão
negativa.
As formas de onda estão na figura 8.
Figura 8 - Tensão e corrente de saída para circuito com diodo roda-livre
Circuito Retificador:
O circuito a ser montado aparece na figura 9 e consta de um tiristor T1, um circuito de controle
C1, um transformador para isolamento e rebaixamento da tensão da rede (segurança) e uma carga a ser
aplicada.
Figura 9 - Circuito retificador monofásico
A carga utilizada pode ser indutiva, capacitiva, resistiva ou mista. Normalmente em aplicações
de potência alimentam-se cargas RL.
1- Aplicações:
Esta estrutura é utilizada quando se deseja uma tensão contínua na carga e, ao mesmo
tempo variável.
Realização Experimental
Usando os Kits do laboratório, montar o circuito retificador monofásico 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.
Material Utilizado:
-
Transformador abaixador 220/ 15+15
Kit Tiristor
Kit de comando
Banco de cargas
Instrumentos Necessários:
-
Osciloscópio
Voltímetro digital
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.
Montar o circuito com carga indutiva.
Material utilizado:
Mesmo do item anterior
Instrumentos Necessários:
Mesmos do item anterior
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).
Montar o Circuito com Diodo de Roda Livre
Material Utilizado:
Mesmo do item anterior mais o kit de diodos
Instrumentos Necessários:
Mesmos do item anterior
Roteiro:
1. Variando o ângulo de disparo do tiristor (α), verificar com o osciloscópio as formas de onda
da tensão e da corrente da carga.
2. Seguindo o mesmo procedimento, medir as tensões média e eficaz e a corrente eficaz na
carga.
3. Construir uma curva da tensão média de carga em função do ângulo de disparo (α).
4. Verificar a forma de onda da tensão nos terminais do diodo.
5. Mantendo invariável o ângulo de disparo, variar a corrente de carga e a indutância de carga,
e verificar a variação do ângulo de extinção e da tensão média.
6. Construir uma curva da corrente eficaz de carga em função do ângulo de disparo (α).
7. Fazer uma comparação entre os valores experimentais e teóricos e determinar, para cada
indutor de carga utilizado, se a condução é contínua ou descontínua.
8. Observar a forma de onda de corrente pelo diodo.
9. Observar a forma de corrente no tiristor.