04 Conversores CA-CA

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PARTE 6:PARTE 6:
CONVERSORES CONVERSORES CACA--CACA
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GRADADORES
- Se interruptor empregando tiristor for conectado entre a rede de 
alimentação CA e a carga, o fluxo de potência poderá ser controlado 
através da variação do valor eficaz da tensão CA aplicada à carga;
- Este tipo de circuito de potência é conhecido como controlador de 
tensão CA ou gradador.
Aplicações Típicas:
- controle da intensidade luminosa de lâmpadas incandescentes;
- controle da temperatura em aquecedores;
- controle da velocidade de motores de indução;
- limitação da corrente de partida de motores de indução;
- mudanças de taps de transformadores.
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GRADADORES
- Dois tipos de controle normalmente são empregados: liga-desliga (on- 
off) e controle do ângulo de fase.
- No controle liga-desliga, os interruptores com tiristores conectam a 
carga à rede de alimentação CA por alguns ciclos, desconectando em 
seguida por outros poucos ciclos;
- No controle de fase, os interruptores com tiristores conectam a carga à 
fonte CA durante parte de cada ciclo da tensão de entrada.
- Os gradadores são ainda classificados segundo:
• número de fases: monofásicos ou trifásicos;
• controle do fluxo de potência: unidirecional (meia onda) ou 
bidirecional (onda completa).
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GRADADORES
- Com a tensão de entrada CA, os tiristores são comutados pela rede;
- Os tiristores de controle de fase, que são relativamente baratos e mais 
lentos que dispositivos totalmente controlados, são normalmente 
utilizados;
- Para aplicações de até 400 Hz, quando há TRIACs disponíveis para 
alcançar as especificações de tensão e corrente para uma aplicação 
particular, eles são mais comumente utilizados;
- O TRIAC é um componente formado basicamente por dois tiristores 
internos ligados em antiparalelo.
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GRADADORES
- O interruptor composto por dois tiristores em antiparalelo conectam a 
carga à fonte CA por um dado intervalo de tempo tn ;
- Retirando-se os pulsos de gatilho durante um intervalo de tempo tm , a 
corrente deixa de circular na carga, desconectando-a da fonte CA;
- Este tipo de controle é empregado em aplicações onde há inércia 
mecânica e constante de tempo térmica elevadas, a exemplo de 
acionamentos de máquinas elétricas e aquecimento industrial;
- Devido à comutação dos interruptores com tensão e corrente nulas, as 
harmônicas que surgem em função da ação de comutação são reduzidas.
CONTROLE LIGA-DESLIGA
onde k é a razão cíclica, n é o número de ciclos onde a carga permanece 
conectada à rede e m é o número de ciclos onde a carga permanece 
desconectada da rede.
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GRADADORES CONTROLE LIGA-DESLIGA
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GRADADORES CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO UNIDIRECIONAL
- O fluxo de potência para a carga é controlado através do ângulo de 
disparo do tiristor;
- Devido à presença do diodo em antiparalelo, a faixa de controle é 
limitada e a tensão de saída eficaz somente pode ser variada entre 70,7 e 
100%;
- A tensão de saída e a corrente de entrada são assimétricas e contêm 
uma componente CC, que pode levar a problemas de saturação caso 
exista um transformador de entrada;
- Esse circuito é um controlador monofásico de meia-onda e é 
apropriado apenas para cargas resistivas de baixa potência, tais como 
aquecimento e iluminação;
- Como o fluxo de potência é controlado durante o semiciclo positivo da 
tensão de entrada, esse tipo é também conhecido como controlador 
unidirecional.
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GRADADORES CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO UNIDIRECIONAL
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GRADADORES
- A questão da componente CC de entrada pode ser solucionada 
utilizando-se controle bidirecional (ou em onda completa).
- No semiciclo positivo da tensão de entrada, o fluxo de potência é 
controlado variando-se o ângulo de disparo do tiristor T1 ; 
- O tiristor T2 controla o fluxo de potência durante o semiciclo negativo 
da tensão de entrada;
- Os pulsos de disparo dos tiristores são defasados de 180
 
para manter 
a simetria da forma de onda da tensão na carga, evitando assim o 
surgimento de uma componente CC.
CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO BIDIRECIONAL
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GRADADORES CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO BIDIRECIONAL
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GRADADORES
- O gradador que emprega apenas dois tiristores isolados deve possuir 
um circuito de comando de gatilho isolado;
- É possível obter uma configuração do tipo catodo comum para os 
tiristores acrescentando-se dois diodos de potência;
- Isso leva ao aumento do custo e das perdas por condução.
CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO BIDIRECIONAL
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GRADADORES
- Um controlador monofásico de onda completa também pode ser 
implementado com um tiristor e quatro diodos;
- Surge assim um retificador controlado a tiristores;
- A tensão sobre o tiristor e sua corrente são sempre unidirecionais.
CONTROLE DE FASE MONOFÁSICO BIDIRECIONAL
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GRADADORES COMPORTAMENTO COM CARGA RL
 
 
ângulo de extinção;
=- 
 
ângulo de condução dos tiristores.
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GRADADORES CONTROLE DE FASE TRIFÁSICO UNIDIRECIONAL
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GRADADORES CONTROLE DE FASE TRIFÁSICO UNIDIRECIONAL
Tensão eficaz de saída para 
carga em estrela:
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GRADADORES CONTROLE DE FASE TRIFÁSICO BIDIRECIONAL
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GRADADORES CONTROLE DE FASE TRIFÁSICO BIDIRECIONAL
Tensão eficaz de saída para 
carga em estrela:
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CICLOCONVERSORES MONOFÁSICOS
-Os controladores de tensão CA fornecem uma tensão de saída variável, 
mas a freqüência dessa tensão de saída é fixa. Além disso, o conteúdo 
harmônico é elevado, especialmente na faixa de tensão de saída baixa;
- Uma tensão de saída variável com freqüência variável pode ser obtida 
a partir de conversões em dois estágios: tensão CA fixa em tensão CC 
variável (por exemplo, retificadores controlados) e tensão CC variável 
em tensão CA variável com freqüência variável (por exemplo, 
inversores);
- Cicloconversores podem eliminar a necessidade de um ou mais 
conversores intermediários;
- Um cicloconversor é um variador de freqüência direto, que converte 
tensão CA em uma dada freqüência para tensão CA em uma freqüência 
distinta.
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CICLOCONVERSORES MONOFÁSICOS
- A maioria dos cicloconversores é comutada naturalmente e a máxima 
freqüência de saída é limitada a uma fração da freqüência da fonte;
- Principais aplicações: acionamentos de elétricas CA em baixa 
freqüência na faixa de até 15 kW em freqüências de 0 a 20 Hz.
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CICLOCONVERSORES TRIFÁSICOS
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