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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁUNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICADEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICACURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA
1UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Disciplina de Eletrônica de Potência Disciplina de Eletrônica de Potência –– ET66BET66B
Aula 17 Aula 17 –– GradadoresGradadores
Prof. Amauri AssefProf. Amauri Assef
[email protected]@utfpr.edu.br
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Introdução:
� Os gradadores são conversores estáticos destinados a variar o valor eficaz de uma tensão alternada
� Caracterizam-se por colocar a carga em contato direto com a fonte, sem tratamento intermediário de energia
2UTFPR – Campus Curitiba
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� Não alteram a frequência da tensão alternada da fonte
� Não utilizam elementos reativos
� Introduzem harmônicas na tensão de saída e na corrente de entrada
Empregam apenas tiristores
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Principais empregos dos gradadores:
� Controle de intensidade luminosa (dimmer)
� Controle de temperatura – chuveiros e fornos
� Controle da velocidade de motores de indução
� Limitação da corrente de partida de motores de indução
3UTFPR – Campus Curitiba
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� Limitação da corrente de partida de motores de indução� Sistema de partida suave para motores – soft-starters
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Principais topologias:
4UTFPR – Campus Curitiba
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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Estrutura do gradador monofásico:
� Cargas de pequena potência ���� TRIAC� Exemplo: TIC226
� Potências maiores ���� Dois tiristores em antiparalelo
5UTFPR – Campus Curitiba
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� Potências maiores ���� Dois tiristores em antiparalelo� Exemplo: TIC106 (SCR)
Bidirecional
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
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MT – main terminal
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Gradador monofásico – carga R:
� Topologia e formas de onda
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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Gradador monofásico – carga R:
� Simulação com o PSIM
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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� As grandezas envolvidas são representadas pelas expressões:
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VLmed
e ILmed
nulos
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� Tensão eficaz no resistor:
[ ] [ ]∫∫ ==π
α
π
α
ωωπ
ωωπ
tdtsenVtdtsenVn
V ooLef
222
12
2
( )π
απα
2
21
senVV oLef +−≅
10UTFPR – Campus Curitiba
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� Corrente eficaz no resistor:
ππ 21VV oLef +−≅
( )π
απα
2
21
sen
R
VI o
Lef +−≅ ( )21
2
2/
oLef
sen
R
VI
+−= ααππ
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Corrente eficaz parametrizada no resistor:
( )21
2
2
2
1
2
/
o
Lef sen
V
RI
+−= ααππ
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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Tensão média em cada tiristor:
� Corrente média em cada tiristor:
( )∫=π
α
ωωπ
tdtsenVV oTmed 22
1 ( )( )απ
cosV
V oTmed += 1
2
2
12UTFPR – Campus Curitiba
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� Corrente média em cada tiristor:
� Corrente eficaz em cada tiristor:
( )( )απ
cosR
VI o
Tmed += 12
2
( )∫
=π
α
ωωπ
tdtsenR
VI o
Tef
2
22
1
2Lef
Tef
II =
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Corrente eficaz parametrizada no tiristor:
Ou parametrizada:
( )21
2
2
2
/
oTef
sen
R
VI
+−= ααππ
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Ou parametrizada:
( )21
2
2
2
1
2
/
o
Tef sen
V
RI
+−= ααππ
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Valores médio e eficaz parametrizados em cada tiristor:
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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Gradador monofásico – carga RL:
� Topologia e formas de onda
Tensão de alimentação
Corrente de carga para φ=α
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Corrente de carga para φ=α
Corrente na carga
( )22 LR
Rcos
ωφ
+=
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� Ângulo de extinção β para cargas RL
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� Formas de onda para cargas RL
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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Verificação experimental para gradador monofásico RL
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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Exemplo de aplicação de gradador monofásico:
� Controle de intensidade luminosa (dimmer)
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�� TRIAC TRIAC �� equivale a dois SCR em antiequivale a dois SCR em anti--paraleloparalelo
�� Circuito de disparo mais simples Circuito de disparo mais simples �� DIAC (bidirecional)DIAC (bidirecional)
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência -- GradadoresGradadores
� Curva característica do DIAC:
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