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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
Rui Chibante ISEP/DEE/ELTRP 2/3
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)
Rui Chibante ISEP/DEE/ELTRP 3/3
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