retificador controlado com carga reativa (indutiva-reativa)

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CURSO TÉCNICO EM ELETRÔNICA INTEGRADO REGULAR
ELETRÔNICA DE POTÊNCIA:
Retificador controlado com carga reativa
Maria Cecília R. Valentim, Maria Luiza de S. Pessanha, Pedro Henrique P. Amaral &
Patrick M. de Souza
Campos dos Goytacazes
-2023-
Comportamento do circuito com a referida carga
Entendendo o retificador controlado
O SCR funciona como um diodo retificador comum com a diferença que precisa de
um pulso no gate para que comece conduzir, a partir do pulso ele entrega para a
carga o restante da onda de entrada, a partir do momento que o pulso foi dado
Considerando uma carga resistiva comum, pode se usar o circuito de controle
(Controla o pulso no gate) para escolher a partir de que ponto da senóide o SRC vai
conduzir, sabendo que quanto mais da senoide for entregue na carga maior será a
tensão e por sua vez a potência na carga, então é possível controlar diretamente a
potência pelo circuito de controle
Como já dito o circuito de controle decide que ponto da senoide vai começar a
chegar na carga, isso pode ser feito usando o período do sinal ou o ângulo do
disparo, dessa forma quanto maior o ângulo de disparo menor será a potência na
carga pois uma menor parte do sinal de entrada chegará na carga
Usando uma carga reativa
Uma carga reativa nada mais que qualquer tipo de carga que gera um campo
magnético de de volta quando passa uma corrente, nesse caso a nossa carga
reativa seria um resistor em série com um indutor
O indutor apresenta essa característica reativa pois quando é atravessado por uma
corrente, ele gera uma “resistência” (Reatância) a perda dessa corrente no momento
que o sinal é cortado, assim criando uma tensão entre seus terminais (V = R X I)
Essa reatância gerada atrasa a corrente, fazendo assim uma defasagem entre
corrente e tensão que pode ser observada melhor pela forma de onda no próximo
tópico.
Link do falstad: <https://tinyurl.com/249aeak7>.
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Forma de onda:
Após o pulso no gate a corrente no indutor vai começar a conduzir, mas com
um atraso na , porque o circuito indutor tem uma oposição na passagem na corrente,
fazendo sua corrente não se espelhar a tensão na fonte. Com isso ela começa com
atraso se formando lentamente, enquanto o campo magnético do indutor é formado.
Quando a tensão chega no semiciclo negativo o circuito não desliga imediatamente,
pois pela corrente no indutor ainda não ter entrado no semiciclo negativo, ela irá
conduzir até o momento que essa corrente chegue em zero.
APLICAÇÕES
Os retificadores controlados têm uma ampla aplicação industrial, como no
acionamento de motores CC, estações retificadoras para alimentação de redes de
transmissão CC, acionamento de locomotivas e etc, sendo assim, o seu uso vai
além de só acionamento de motores CC. O que quer dizer que é utilizado em
qualquer equipamento ou uso que requer a utilização de CC.
Um exemplo são os retificadores para alimentação de redes de transmissão. Nessas
estações é realizada a conversão de CA/CC e a inversão CC/CA, e consistem de
pontes de tiristores, usualmente conectadas em uma configuração de seis ou doze
pulsos¹, e transformadores com tapes variáveis.
O conversor mais utilizado em sistemas de CCAT (corrente contínua de alta tensão),
é o comutado pela linha (LCC). Esse tipo de conversor utiliza tiristores, sendo
dependente da rede na qual se conecta, pois necessita da presença de tensão nos
terminais CA para viabilizar a comutação entre as válvulas.
Em seguida passa para o reator de alisamento responsável por limitar a corrente na
linha CC durante defeitos, como falha de comutação, descontinuidades de correntes
no sistema CC e atenuação de tensões e correntes harmônicas.
¹ uma configuração de "6 pulsos", refere-se a um retificador controlado em ponte que
utiliza seis tiristores para retificar a corrente em contínua. A configuração de "doze
pulsos", é mais avançada, porque utiliza doze tiristores em duas pontes retificadoras
paralelas, permitindo a melhor qualidade de saída e reduzindo as harmônicas na
corrente de saída.
Principais componentes de um sistema CCAT
DESVANTAGENS E SOLUÇÕES
Circuitos de Retificador Controlados com carga reativa (resistiva + indutiva)
enfrentam problemas como distorção harmônica, fator de potência baixo,
ressonância, variação de carga, aquecimento excessivo, complexidade de controle e
custos elevados. Soluções incluem o uso de filtros, capacitores para correção do
fator de potência, circuitos de proteção, controle de malha fechada, dissipadores de
calor, controladores avançados e um equilíbrio entre eficiência e custos.
Distorção Harmônica: Os retificador controlados podem introduzir distorções
harmônicas na corrente e na tensão, o que pode afetar o desempenho do sistema e
causar perda de eficiência.
Solução: Uso de filtros para minimizar a distorção harmônica.
Fator de Potência Baixo: A presença de carga indutiva resulta em um fator de
potência baixo, levando a uma utilização ineficiente da energia elétrica.
Solução: Utilização de capacitores para correção do fator de potência (compensação
reativa).
Ressonância e Transientes: A combinação de elementos resistivos e indutivos pode
causar ressonância e transientes indesejados, levando a picos de corrente e tensão.
Solução: Uso de circuitos de proteção, como diodos de roda livre e varistores.
Variação de Carga: Mudanças na carga indutiva podem resultar em flutuações na
corrente e tensão de saída, impactando a estabilidade do sistema.
Solução: Controle de malha fechada com realimentação para ajustar o ângulo de
disparo dos retificadores. Aquecimento
Excessivo: A presença de componentes indutivos pode aumentar a dissipação de
calor nos dispositivos de potência.
Solução: Uso de dissipadores de calor e monitoramento da temperatura.
Complexidade do Controle: O controle da carga reativa requer algoritmos complexos
para ajustar os ângulos de disparo dos retificadores.
Solução: Implementação de controladores avançados, como controladores PID ou
de lógica fuzzy.
Custos Elevados: A adição de componentes de correção de fator de potência e
filtragem pode aumentar os custos do sistema.
Solução: Balancear os benefícios de eficiência com os custos adicionais
REFERÊNCIAS
POMILIO, J. 3. CONVERSORES CA-CC -RETIFICADORES. [s.l: s.n.]. Disponível
em: <https://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/eltpot/cap3.pdf>.
Transmissão CCAT — Manual do Anatem 12.4. Disponível em:
<https://see.cepel.br/manual/anatem/equipamentos/elosCC/conversores.html>.
Acesso em: 8 ago. 2023.
04 - Retificadores controlados: cargas indutivas parte 2. Disponível em:
<https://www.youtube.com/watch?v=3pvNqek5r8U>. Acesso em: 10 ago. 2023.
Distorções Harmônicas no sistema elétrico de potência – G-SEPi. Disponível em:
<https://www.gsepi.eng.ufba.br/distorcoes-harmonicas-no-sistema-eletrico-de-potenc
ia/#:~:text=Distor%C3%A7%C3%A3o%20harm%C3%B4nica%20%C3%A9%20um%
20tipo>. Acesso em: 7 ago. 2023.
 
 
 
 
https://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/eltpot/cap3.pdf
https://see.cepel.br/manual/anatem/equipamentos/elosCC/conversores.html