Pontifícia Universidade Católica de Minas GeraisIPUC – Instituto Politécnico da Universidade Católica

Relatório Prática I – Chopper Tipo Wagner

Ciro MarcusHorácio Urquiza

Luiz Paulo Policarpo

Belo HorizonteAbril 2011

Ciro MarcusHorácio Urquiza

Luiz Paulo Policarpo

Relatório Prática I – Chopper Tipo Wagner

Trabalho apresentado à disciplinaEletrônica de Potência IV da graduação

em Engenharia Eletrônica e deTelecomunicação na Pontifícia

Universidade Católica de Minas Gerais.

Orientador: Sady Antonio dos Santos Filho

Belo HorizonteAbril 2011

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Diagrama esquemático da Montagem do circuito................................................................6Figura 2: Tela do osciloscópio mostrando a freqüência do pulso do módulo de comando CH1.........7Figura 3: Tensão sobre o Capacitor(laranja) e Tensão sobre o Ta (azul)..............................................8Figura 4: Tensão sobre o Tiristor Principal (azul) e Tensão sobre a Carga(laranja).............................9Figura 5: Pulsos de acionamento dos tiristores com Ton/T=0,5, tensão na carga VRL.....................10Figura 6: Diagrama de Ligação do Motor ao circuito........................................................................11Figura 7: Formas de Onda de Corrente no Diodo Roda Livre e Tensão na Carga.............................11

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SUMÁRIO

1 Chopper Tipo Wagner........................................................................................................................52 Princípio de Funcionamento..............................................................................................................53 Montagem do Circuito.......................................................................................................................64 Procedimento.....................................................................................................................................7

4.1 Início...........................................................................................................................................74.2 Lâmpada.....................................................................................................................................74.3 80% Freqüência de Pulsos..........................................................................................................74.4 Pulso de Ta e Desligamento de Tp.............................................................................................74.5 Ton/T = 0,5...............................................................................................................................104.6 Módulo M07 – Motor Série......................................................................................................114.7 Desligamento Vcc.....................................................................................................................114.8 Conclusões................................................................................................................................124.9 Referência Bibliográfica...........................................................................................................13

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1 Chopper Tipo Wagner

- Analisar o funcionamento de um conversor DC/DC tipo Wagner.

- Acionar uma carga resistiva e indutiva e observar as formas de onda em pontos específicos

do circuito.

2 Princípio de Funcionamento

Este circuito utiliza o processo de mudança de polaridade do capacitor por ressonância. Inicialmente

Ta é disparado para carregar C com (+) e (-), com o potencial de Vcc. Após a carga completa, a

corrente em Ta cai a zero e este se desliga por comutação natural. Em seguida TP é disparado,

conduzindo duas correntes: a de carga, IL , e a de ressonância, de L e C (diodo Da fecha o circuito

com TP , L e C). Esta ressonância provoca a mudança de polaridade de C. Ao mudar de polaridade,

e quando a corrente de ressonância chega a zero, Da entra em corte, mantendo o capacitor com a

polaridade invertida, (-) e (+). O próximo disparo de Ta irá aplicar uma corrente e tensão reversas

sobre TP , desligando-o e deixando o capacitor carregado com a polaridade inicial, completando um

ciclo de operação do chopper.

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3 Montagem do Circuito

Figura 1: Diagrama esquemático da Montagem do circuito.

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4 Procedimento

4.1 Início

Ligar primeiro o módulo de potência (fonte de 30V, M19), e depois o módulo de comando (fonte do

M08).

4.2 Lâmpada

Comprove o funcionamento do circuito pelo acendimento da lâmpada, com pouco brilho.

4.3 80% Freqüência de Pulsos

Ajuste a freqüência dos pulsos do módulo de comando para aproximadamente 80% do seu valor

máximo.

Figura 2: Tela do osciloscópio mostrando a freqüência do pulso do módulo de comando CH1.

Fmax= 127,5Hz

80% Fmax=102Hz

Então, pode-se concluir que 80% do valor máximo de freqüência dos pulsos de comando é

aproximadamente 81Hz.

4.4 Pulso de Ta e Desligamento de Tp

Observar e anotar as formas de onda nos seguintes pontos do módulo 11:

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a. Com o terra do osciloscópio no catodo de Ta:

VC: tensão sobre o capacitor (comprovar a inversão de polaridade).

VTa : tensão sobre o tiristor auxiliar.

Figura 3: Tensão sobre o Capacitor(laranja) e Tensão sobre o Ta (azul).

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b. Com o terra do osciloscópio no catodo de TP :

VTp : tensão sobre o tiristor principal.

VRL : tensão sobre a carga.

Figura 4: Tensão sobre o Tiristor Principal (azul) e Tensão sobre a Carga(laranja)

Nota-se que quando há tensão sobre Tp, há também tensão sobre a Carga

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4.5 Ton/T = 0,5

Faça TON / T = 0.5 e comprove que VRL = Vcc/2.

Figura 5: Pulsos de acionamento dos tiristores com Ton/T=0,5, tensão na carga VRL

Nota-se que o valor da tensão na fonte é 34,4V e a tensão sobre a carga (VRL) é 19,7V (medido em

outra tela). O valor de VRL é maior que Vcc/2 pois como pode-se notar na forma de onda, a tensão

sobre a carga recebe a tensão de descarga do capacitor que faz com que seu valor médio seja maior

que Vcc/2.

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4.6 Módulo M07 – Motor Série

Substituir a carga resistiva por uma carga indutiva, ligando no lugar da lâmpada, o motor série

(M07). Conectar o diodo de roda livre DR à carga, através de um resistor de 1 W (M06)conforme

mostra a figura seguinte:

Figura 6: Diagrama de Ligação do Motor ao circuito

4.7 Desligamento Vcc

Com o terra do osciloscópio em KTP , observe as formas de onda de VRL e IDR . Observe que a

escala de IDR , para leitura no osciloscópio, deverá ser de milivolts por cm, porque o resistor sensor

de corrente é de baixo valor, e a corrente é da ordem de mA. Deve ser observado também que a

ligação do terra comum do osciloscópio provoca a inversão de um dos sinais na tela, ou seja, uma

das formas de onda aparecerá com a polaridade invertida.

Figura 7: Formas de Onda de Corrente no Diodo Roda Livre e Tensão na Carga

VRL= 16,1V IDRméd= 52,9 mA

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4.8 Conclusões

Conclusões em relação a:

- Processo de inversão da polaridade da tensão sobre o capacitor.

Este processo é fundamental pois é ele que faz com que os tiristores Ta e Tp sejam cortados, pois

com a inversão de polaridade, cada momento um dos tiristores pode ser cortado.

- Conseqüências de se ligar TP antes de Ta na partida do Chopper.

O circuito não funcionará, pois o capacitor precisa estar inicialmente carregado para o perfeito

funcionamento do circuito, e esse carregamento do Capacitor, ocorre através do disparo de Ta.

- Finalidade do diodo de roda livre quando a carga for indutiva.

Descarregar a energia armazenada na carga indutiva pelo próprio motor. Desta maneira evita-se que

esta energia seja descarregada sobre o tiristor, protegendo-o.

- Fatores que limitam a máxima freqüência de operação do Chopper.

Freqüência máxima de chaveamento dos tiristores e principalmente o tempo de descarga da rede LC

que é responsável pela comutação forçada.

- Explicar porque a especificação de corrente para Ta e D1 será sempre inferior do que a

especificação de corrente de TP.

Pois esses componentes irão conduzir somente durante um curto intervalo de tempo e só irá circular

a corrente armazenada na rede LC, enquanto em Tp, irá circular a corrente exigida pela carga.

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4.9 Referência Bibliográfica

Dados usados, praticas PUC-minas, laboratório de eletrônica de potencia 4, primeira prática.

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