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III – RETIFICADOR MONOFÁSICO EM PONTE A TIRISTOR 
 
1. Objetivo Específico: 
 
Verificar quantitativamente e qualitativamente o funcionamento da ponte retificadora monofásica controlada e de onda completa, composta unicamente de tiristores. 
 
 
2. Apresentação da Estrutura: 
 
A estrutura objeto do presente estudo está apresentada na Fig. 1. 
Compõe-se basicamente de: um transformador para isolamento, 4 tiristores (T1, T2, T3 e T4), um fusível (F) e o circuito de comando para disparo dos tiristores. 
 
Vcc
Icc
V
2
V
1
I
2
T
1
T
2
T
4
T
3
c
a
r
g
a
 
Fig. 1 – Retificador monofásico de onda completa a tiristor. 
 
 
A carga pode ser indutiva, capacitiva, resistiva ou mista. Em aplicações de eletrônica de potência geralmente alimenta-se uma carga RL. No caso da carga ser um motor, pode existir uma f.c.e.m., que equivale a uma fonte fazendo parte da carga. Neste caso a estrutura pode atuar como um inversor. 
 	 
 
3. Aplicações da Estrutura: 
 
A estrutura apresentada é utilizada em eletrônica de potência quando se desja uma corrente contínua na carga e, ao mesmo tempo, variável. 
É uma estrutura cara, devido a utilização de 4 tiristores. Uma opção para torná-la mais barata é fazer uma ponte mista com 2 tiristores e 2 diodos. 
 
 
4. Resumo Teórico do Comportamento da Estrutura: 
 	 
A análise será feita considerando que os tiristores T1 e T4, serão disparados simultaneamente e de modo complementar (em relação à senóide) aos tiristores T2 e T3. 
a) Carga resistiva: 
 
Fig. 2 – Formas de onda para carga resistiva. 
 
As formas de onda da tensão e da corrente na carga são iguais, variando apenas os seus valores, conforme a resistência de carga. 
Os valores médios de tensão e corrente na carga são dados pelas seguintes expressões: 
 
 
	VCC = 0,45.V .2 (1+ αcos ) 	 	 	 	 	 	 	 	(3.1) 
 
	ICC = 0,45.V2 . 1( + αcos )
R
	 	 	 	 	 	 	 	 	(3.2) 
 
onde: 
 
 	V2 = tensão eficaz no secundário do transformador. 
 	R = resistência de carga. 
 	α = ângulo de disparo do tiristores. 
 
 	 
b) Com carga indutiva (wL >> R): 
 
Fig. 3 – Formas de onda para carga indutiva (ωL >> R). 
A tensão média sobre a carga, para este caso, varia em função do ângulo α e em função do ângulo de extinção β. O ângulo de extinção por sua vez varia com a corrente de carga (controlada pela resistência) e com a indutância. 
O ângulo β pode ser limitado e fixo (α + 180º) quando a carga apresenta forma de onda do tipo “condução contínua”. 
No caso apresentado na Fig. 3 tem-se uma condução descontínua. Ao aumentarmos o valor do ângulo de extinção chegaremos à “condução crítica” (β = π + α) e à “condução contínua” a partir daí. Os valores médios de tensão e corrente são dados pelas seguintes expressões: 
 
Condução descontínua: 
 
	VCC =0,45.V. cos2 ( α− βcos ) 	 	 	 	 	 	 	 	(3.3) 
 
	ICC = 0,45.V2 . cos( α− βcos ) R
	 	 	 	 	 	 	 	 	(3.4) 
 
	 	Condução contínua: 
 
	VCC = 0,9.V.cos2	α 	 	 	 	 	 	 	 	(3.5) 
 
	ICC = 0,9.V2 .cosα R
	 	 	 	 	 	 	 	 	 	(3.6) 
 
 
 
5. Procedimento Experimental: 
 
 	a) Alimentação de uma carga resistiva 
 
 	Utilizando a configuração básica apresentada na Fig. 1, alimentar uma carga resistiva. 
 
 
a.1) Materiais a serem utilizados: 
 
1 – Transformador abaixador 220/110V, 300VA. 
2 – Quatro tiristores de 800V/12A. 3 – Um resistor 75Ω/300W. 
4 – Um reostato 50Ω/300W. 
5 – Um fusível de 4A. 
 
 
a.2) Instrumentos a serem empregados: 
 
1 – Um osciloscópio com ponteira de corrente e de tensão. 
2 – Um voltímetro BMIP com escala até 300V. 
3 – Um voltímetro ferro-móvel com escala até 250V. 4 – Um amperímetro ferro-móvel com escala até 3A. 5 – Um amperímetro BMIP com escala até 4ª. 
 
 
a.3) Roteiro da Experiência: 
 
1 – Variando o ângulo de disparo (α), medir a tensão, corrente eficaz e tensão média na carga. Observar as formas de onda de tensão e de corrente na carga, com o auxílio do osciloscópio. 
2 – Observar com o osciloscópio a forma de onda da tensão nos terminais do tiristor T1, variando o ângulo de disparo (α). 
3 – Com os dados obtidos, traçar a curva da tensão média de carga em função do ângulo de disparo α. 
4 – Comparar os valores obtidos experimentalmente com os valores teóricos. 
 
 
a.4) Alguns resultados experimentais para R = 75Ω e R = 125Ω: 
 
 	 
Fig. 4 – V2 (CH1) e VT1 (CH2). 	Fig. 5 IT1 p/ R=125Ω (CH1) e IT1 p/ R=75Ω (CH2).
 
 
Fig. 6 – VCC (CH1), ICC p/ R=125Ω (CH2) e IT1 p/ R=75Ω (CH3).
 	b) Alimentação de uma carga indutiva: 
 	 
Utilizando a mesma configuração básica do caso anterior, alimentar uma carga RL. 
 	 
 
 	b.1) Materiais a serem utilizados: 
 
Os mesmos do caso anterior, incluindo-se uma indutância de 100mH a 500mH. 
 
 
b.2) Instrumentos a serem empregados: 
 
Os mesmos do caso anterior. 
 
 
b.3) Roteiro da Experiência: 
 
1 – Variando o ângulo de disparo α, medir os valores eficazes de tensão e corrente, e a tensão média, na carga. Observar as formas de onda com o osciloscópio. (Escolher uma indutância de modo que ωL >> R. 
2 – Observar com o osciloscópio a forma da tensão nos terminais do tiristor T1, variando o ângulo de disparo α. Observar também a passagem da condução descontínua para contínua, verificando se β = α + 180º. 
3 – Com um resistor de 0,5Ω em série com o tiristor T1, verificar a corrente sobre o mesmo. Do mesmo modo, verificar a corrente fornecida pela fonte. 
4 – Mantendo fixo o ângulo de disparo (α = 60º) e a resistência de carga, variar a indutância de carga, medindo a variação do ângulo de extinção e as tensões média e eficaz e a corrente eficaz sobre a carga. 
5 – Através dos dados obtidos no item 1, traçar a curva da tensão média de carga em função do ângulo de disparo α. 
6 – Comparar os valores obtidos experimentalmente com os valores teóricos. 
 
 
Obs: FP = Fd = cosφ ⇒ para cargas lineares. 
	 	 FP=	Fd	 ⇒ fórmula geral. 
1 (+ THD)2
FP ⇒ Fator de potência 
Fd ⇒ Fator de deslocamento THD ⇒ Taxa de distorção harmônica φ ⇒ Defasagem entre as componentes fundamentais de tensão e de corrente. 
 
 	b.4) Alguns resultados experimentais para R = 75Ω e L = 500mH: 
 
 	 
	Fig. 7 – VT1 (CH1) e V2 (CH2). 	Fig. 8 – IT1 (CH1). 
 
 
Fig. 9 – VCC (CH1) e ICC (CH2). 
 
IV – CONVERSOR CA/CA MONOFÁSICO A TRIAC (OU TIRISTOR) 
 
1. Apresentação da Estrutura: 
 
A estrutura a ser estudada está representada na Fig. 10. 
 
 
Carga
V
2
V
1
Z
 
Fig. 10 – Gradador monofásico com triac. 
 
 
O transformador de isolamento alimenta uma carga Z associada em série com o triac. O circuito de comando é alimentado e sincronizado pela rede e é empregado para controle do ângulo de disparo. 
 
 
2. Aplicações da Estrutura: 
 
A estrutura é empregada quando se deseja controlar a potência de uma carga de corrente alternada (controle do valor eficaz de tensão na carga). Os usos mais comuns são: 
· Controle de intensidade luminosa. 
· Controle de temperatura. 
· Controle de velocidade de motores universais. 
· Solda elétrica a resistência. 
· Controle de velocidade de motores de indução. 
 
 
3. Resumo da Teoria: 
 
3.a – Carga resistiva: 
 
A corrente e a tensão na carga possuem a mesma forma e estão representadas na Fig. 11. 
 	 
A tensão eficaz na carga é dada pela expressão: 
 
	VZ_ef = Vo π−α+(sen .cosα	α) 	 	 	 	 	 	 (4.1) 
π
 
Assim 
 
	IZ_ef = Vo π−α+(sen .cosα	α) 	 	 	 	 	 	(4.2) 
R. π
 
 
 
t
ω
2
π
3
π
4
π
π
V
Carga
I
Carga
V
Carga
I
Carga
t
ω
2
π
3
π
π
V
T
 
Fig. 11 – Gradador monofásico com carga resistiva. 
 
 
 
3.b – Carga indutiva: 
 
Na Fig. 12 estão representadas a tensão e a corrente na carga e a tensão nos terminais do triac. 
 
 
Fig. 12 – Gradador monofásico com carga indutiva. 
 
 
A tensão eficaz na carga é dada pela expressão abaixo: 
 	 
 	VZ_ef = Vo β−α+(sen .cosα	α −) (sen .cosβ	β) 	 	 	 	 	(4.3) 
π
 
 
4. Procedimento Experimental: 
 
 	a) O circuito a ser montado está representado na Fig. 13. 
 	 
a.1) Materiais a serem utilizados: 
 
1 – Transformador abaixador 220/110V, 300VA. 
2 – Dois tiristores de 800V/12A. 
3 – Dois resistores 75Ω/300W. 
4 – Um reostato 50Ω/300W. 5 – Um fusível de 4A. 
6 – Um indutorcom derivação de 100mH e 500mH. 
 
 
L
V
2
 = 110V
V
 
1
 220V
=
A
~
~
V
R
T
1
T
2
 
Fig. 13 – Montagem do gradador com tiristores em anti-paralelo. 
 
 
a.2) Instrumentos a serem empregados: 
 
1 – Um voltímetro BMIP com escala até 300V para medir a tensão média na carga (VCC). 
2 – Um voltímetro ferro-móvel com escala até 250V para medir a tensão eficaz em um dos enrolamentos do secundário do transformador (V2). 
3 – Um amperímetro BMIP com escala até 4A para medir a corrente média na carga (ICC). 
4 – Um amperímetro de ferro móvel com escala de até 3A, para medir a corrente eficaz em um dos enrolamentos do secundário do transformador (I2). 
5 – Um osciloscópio com ponteira de corrente e de tensão. 
 
 
 
a.3) Roteiro da Experiência: 
 
1 – Montar o circuito apresentado na Fig. 13. 
2 – Fazer uma revisão na montagem e energizá-la. 
3 – Verificar se as tensões e correntes indicadas nos instrumentos estão de acordo com os valores esperados. 
4 – Verificar com o osciloscópio as seguintes formas de onda para vários valores do ângulo α: 
· Tensão de carga. 
· Corrente de carga. 
· Tensão nos terminais do tiristor. 
5 – Levantar ponto a ponto as curvas que representam VZ_ef e IZ_ef em função do ângulo α. 
 
 
a.4) Alguns resultados experimentais para R = 75Ω e 125Ω: 
 
 
	 	 
	Fig. 14 – VT1 (CH1). 
 
 
	Fig. 15 – VCC (CH1) e ICC p/ R = 75Ω (CH2) e ICC p/ R =125Ω (CH3).
a.5) Alguns resultados experimentais para R = 75Ω e L = 100mH: 
 
 
 	 
	Fig. 16 – VT1 (CH1). 	Fig. 17 – VCC (CH1) e ICC (CH2).
 
 
 
5. Circuito de Comando: 
 
 
 	1
 	1
 	6
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