UNIVERSIDADE Tecnolgica FEDERAL do ParanCAMPUS cornlio procpioDIRETORIA de GRADUAO E EDUCAO PROFISSIONALCurso superior de Engenharia Eltrica

MAYARA GOMES DELANHESETADEU MONTEIROVINICIOS MEDEIROS

eLETRNICA DE pOTNCIArELATRIO 3

cornlio procpio2014

MAYARA GOMES DELANHESETADEU MONTEIROVINICIOS MEDEIROS

eLETRNICA DE pOTNCIArELATRIO 3

Trabalho acadmico apresentado disciplina Eletrnica de Potncia, do Curso Superior de Engenharia Industrial Eltrica, do Departamento Acadmico de Eletrotcnica (DAELT) da Universidade Tecnolgica Federal do Paran UTFPR, como requisito parcial para obteno da aprovao na disciplina.

Prof. Dr. Srgio Augusto Oliveira da Silva

CORNLIO PROCPIO2014

Sumrio

INTRODUO41. OBJETIVO52. FUNDAMENTAO TERICA52.1 Retificador Trifsico de onda completa em ponte com carga resistiva e indutiva53. FORMAS DE ONDA SIMULADAS E MEDIDAS83.1 Retificador de onda completa com carga resistiva83.2 Retificador de onda completa com carga RL104. TABELAS COMPARATIVAS134.1 Medidas para carga puramente resistiva134.2 Medias para carga RL145. Materiais e equipamentos utilizados na medio156. CONCLUSO167. REFERNCIAS17

INTRODUO

Normalmente os circuitos trifsicos so mais utilizados aonde se envolve uma grande quantidade de potncia, por isso que nas indstrias temos essa rede disponvel. Dessa maneira, mesmo as cargas monofsicas de alta potncia em corrente contnua so alimentadas atravs de retificadores trifsicos. Estes so constitudos de trs pontos de entrada, cada um conectado a uma das fases vinda da rede, sendo indicados para nveis maiores de potncia, ou seja, maior que 2kW. Nesta configurao, o ripple de tenso e de corrente so menores, consequentemente os filtros sero menores. Alm disso, os retificadores trifsicos apresentam maior valor mdio de tenso de sada. Neste relatrio ir ser estudado o retificador trifsico com ponto mdio e o retificador trifsico de onda completa em ponte com carga indutiva e resistiva, este tipo de retificador, tambm conhecido como ponte trifsica ou como ponte de Graetz, se tratando de uma das estruturas mais usadas industrialmente.

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1. OBJETIVO

O objetivo desta prtica verificar o funcionamento do retificador trifsico com ponto mdio com carga resistiva e indutiva e o retificador trifsico de onda completa em ponte com carga resistiva e com carga indutiva. No decorrer deste relatrio sero analisados os resultados obtidos durante o experimento prtico, os obtidos na simulao e os obtidos teoricamente, comparando as formas de onda obtidas. Em seguida ser feito uma comparao dos valores das tenses e das correntes obtidas na prtica, na simulao e na teoria, desse modo, ser possvel comparar os dados obtidos na prtica com as teorias estudadas em sala de aula.

2. FUNDAMENTAO TERICA

2.1 Retificador Trifsico com ponto mdio com carga resistiva e indutiva

Figura 1 Circuito ponto medio carga resistiva

O retificador trifsico a diodo com ponto mdio tem sua estrutura apresentada com trs diodos, cada um desses ligados a uma das fases da rede e consequentemente imprescindvel a utilizao do fio neutro, como visto na Figura 1. Esse apresenta menor amplitude e maior frequncia da ondulao de sada, sendo assim ajuda a filtragem na sada e do mesmo modo h nveis tenso mais elevados comparado aos retificadores monofsicos.O principio de funcionamento desse retificador compreensvel referente as formas de onda. As tenses da fonte de alimentao v 1 (t) ,v 2 (t) e v3(t), esto respectivamente, associadas aos diodos D1, D2 e D3. Cada diodo conduzir conforme a tenso instantnea correspondente sua fase for maior em relao s outras tenses, com isso ocorre uma conduo de 120 eltricos em relao tenso da rede.

Figura 2 - Formas de onda para o circuito da figura 1

A tenso reversa mxima em cada diodo dada pela seguinte expresso: VDp= 32Vo

Tenso e corrente mdia na carga:

VLmd=32/65/62.Vo.sintdt=1,17Vo

ILmd=VLmdR

Tenso e corrente eficaz na carga:

VLef=32/65/6(2.Vo.sintdt)21/2=1,19Vo

ILef=VLefR = 1,19VoR

Corrente de pico no diodo: IDpico=2VoR

Potncia na carga:

PL=VLef.ILef=1,19Vef.3.Ief=2,06 Vef.Ief

O funcionamento do circuito com carga RL idntico ao do explicado na carga puramente resistiva.

2.2 Retificador Trifsico de onda completa em ponte com carga resistiva e indutiva

O circuito retificador trifsico em ponte com carga resistiva pode ser visto na imagem abaixo:

Figura 1 Retificador trifsico

O retificador em ponte tambm pode ser visto como uma associao em srie de dois retificadores trifsicos de ponto mdio.

Figura 2 Retificador em ponte como associao srie de dois retificadores ponto mdio.

A carga na sada do retificador pode ser resistiva ou indutiva, ao longo deste relatrio ser visto as diferentes formas de onda das correntes e das tenses do retificadores.No caso de um retificador com carga resistiva as formas de onda sero as da imagem a seguir::Figura 3 Formas de onda do retificador com carga resistiva.

As frmulas usadas para o clculo da tenso mdia na carga e da corrente mdia, corrente eficaz e tenso de pico reversa nos diodos, esto listadas abaixo:

Tenso mdia na carga:

Corrente mdia nos diodos:

Corrente eficaz nos diodos:

Tenso de pico reversa nos diodos:

Cada diodo conduz durante um intervalo de 120 e haver dois diodos em conduo, um no grupo positivo e outro no grupo negativo. Tem-se tambm uma comutao das fases a cada 60, alm disso, a frequncia da componente fundamental da tenso igual a 6 vezes a frequncia das tenses de alimentao.

No retificador com indutor (figura 4), este funciona como um filtro, ou seja, a forma de onda da corrente fica com uma forma prxima ao retangular. Desse modo, temos agora que a corrente eficaz nos diodos ser:

Uma das vantagens do retificador de em de seis pulsos em comparao com o de trs pulsos, que se tem um aproveitamento maior do transformador.

3. FORMAS DE ONDA SIMULADAS E MEDIDAS

Sero apresentadas a seguir as formas de onda simuladas e medidas em osciloscpio dos circuitos propostos em laboratrio.

3.1 Retificador Trifsico com ponto mdio e com com carga resistiva

Atravs de simulao e da utilizao do osciloscpio tem-se:a) Forma de onda da tenso no secundrio:

b) Forma de onda da tenso na carga e corrente da carga:

c) Forma de onda da tenso reversa sobre os diodos:

d) Forma de onda da corrente no diodo D1:

3.2 Retificador Trifsico com ponto mdio e com carga carga RL

Atravs de simulao e da utilizao do osciloscpio, temos:

a) Forma de onda da tenso do secundrio:

b) Forma de onda da tenso e corrente na carga:

c) Forma de onda da tenso reversa sobre o diodo D1:

d) Forma de onda das correntes nos diodo D1:

3.3 Retificador Trifsico em ponte com carga resistiva

a) Forma de onda da tenso do secundrio:

b) Forma de onda da tenso e corrente na carga:

c) Forma de onda das correntes nos diodos:

Figura - Corrente diodo D13.4 Retificador Trifsico em ponte com carga RL

a) Forma de onda da tenso do secundrio:

b) Forma de onda da tenso e corrente na carga:

c) Forma de onda das correntes nos diodos:

Figura - Corrente diodo D1

4. TABELAS COMPARATIVAS

As tabelas abaixo apresentam o paralelo entre os dados adquiridos e calculados partir de clculos tericos, simulaes e experincia prtica. Todo o clculo foi realizado a partir das equaes apresentadas na fundamentao terica.17

4.1 Medidas para retificador trifsico com ponto mdio com carga puramente resistiva

GrandezasTericoSimuladoExperimental

VRef127 V127V129 V

VSef127 V127V126 V

VTef127 V127V131 V

VLmed148,59 V295,301V283 V

VLef151,13 V295,570V303 V

VLpico179,60 V309,421V332 V

VDRmax219,97 V310,595V315V

ILmed 1,079 A1,083A1,085 A

ILef 1,098 A1,11A1,09 A

ILp 1,305 A1,316A1,321 A

IDmed 0,359 A0,370A0,366A

IDef 1,806 A1,796A1,721 A

Tabela 1 Comparativa entre medidas adquiridas e calculadas Carga Resistiva

4.2 Medidas para retificador trifsico com ponto mdio com carga RL

GrandezasTericoSimuladoExperimental

VRef127 V127V129 V

VSef127 V127V126 V

VTef127 V127V131 V

VLmed148,59 V295,301V283 V

VLef151,13 V295,570V303 V

VLpico179,60 V309,421V332 V

VDRmax311,085 V310,595V315V

ILmed 1,086 A1,092A1,098 A

ILef 1,086 A1,096A1,095 A

ILp 1,086 A1,088A1,097 A

IDmed 0,362 A0,370A0,372 A

IDef 0,627 A0,636A0,630 A

Tabela 2 Comparativa entre medidas adquiridas e calculadas Carga R L

4.3 Medidas para retificador trifsico em ponte com carga puramente resistiva

GrandezasTericoSimuladoExperimental

VRef127 V127V129 V

VSef127 V127V128 V

VTef127 V127V129 V

VLmed297,180 V296,217V300 V

VLef297,307 V296,118V301 V

VLpico311,085 V309,772V316 V

VDRmax311,085 V310,125V318 V

ILmed1,246A1,234A1,26 A

ILef1,247 A1,252A1,24 A

IDmed0,415 A0,430A0,444 A

IDef0,719 A0,726A0,724 A

Tabela 3 Comparativo entre medidas adquiridas e calculadas Carga Resistiva

4.4 Medidas para retificador trifsico em ponte com carga RL

GrandezasTericoSimuladoExperimental

VRef127 V127V129 V

VSef127 V127V126 V

VTef127 V127V131 V

VLmed297,180 V295,301V283 V

VLef297,307 V295,570V300 V

VLpico311,085 V309,421V315 V

VDRmax311,085 V310,595V315V

ILmed 1,246 A1,252A1,255 A

ILef 1,246 A1,254A1,258 A

ILp 1,246 A1,25A1,260 A

IDmed0,415 A0,437A0,420 A

IDef 0,719 A0,726A0,721 A

Tabela 4 Comparativo entre medidas adquiridas e calculadas Carga RL

5. Materiais e equipamentos utilizados na medio

Os materiais utilizados foram: Lmpadas ; Fonte 127 Vef = 180 Vp; Diodo SKN 26/08; 01 indutor de 400 mH; Cabos tipo banana para ligao dos componentes na bancada.Os equipamentos utilizados foram:

01 osciloscpio digital; 01 ponta de prova de corrente; 01 ponta de prova de tenso; 01 multmetro digital.

6. CONCLUSO

Aps a realizao do experimento, foi possvel comprovar os aprendizados tericos estudados em sala de aula. Montamos e analisamos o retificador trifsico de onda completa em ponte, quando esse alimenta uma carga puramente resistiva e quando alimenta uma carga com caractersticas resistivas e indutivas. E por meio da prtica foi possvel notar a diferena entre os circuitos trifsicos com ponto mdio e o de onda completa, com cargas resistivas e indutivas. Os resultados tericos, experimentais e de simulao se apresentaram similares em cada caso.

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7. REFERNCIAS

[1] MOHAM, Ned; UNDELAND, Tore; ROBBINS, Willian. Power Electronics Converters, Applications and Design. New York: John Wiley & Sons, 1995.

[2] POLMILIO, Jos Atenor, Eletrnica de Potncia. Campinas, 1995.

[3] BARBI, Ivo. Eletrnica de Potncia. 5 Ed. Florianpolis. Ed. Do Autor, 2005.[4] Notas de Aula. Eletrnica de Potncia. UTFPR, campus Cornlio Procpio. 2 semestre 2013.