Relatório Controle por ciclos inteiros da potencia de uma carga resistiva

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Controle por ciclos inteiros da poteˆncia de uma
carga resistiva
Camila Fernanda Trindade
UNOESC
Joac¸aba, Brasil
Email: camyla.trindade@hotmail.com
Christian Luis Steinmetz
UNOESC
Joac¸aba, Brasil
Email: christtian.st@hotmail.com
Jean Carlos Moura
UNOESC
Joac¸aba, Brasil
Email: sabiajean@hotmail.com
Resumo—O seguinte relato´rio tem como finalidade apresentar
o projeto de controle por ciclos inteiros da poteˆncia de uma
carga resistiva. Esta te´cnica de controle trata-se de um conversor
esta´tico que consiste em aplicar uma relac¸a˜o entre o nu´mero de
ciclos inteiros da rede e o nu´mero de ciclos transmitidos a` carga
em um mesmo perı´odo de tempo. O circuito foi implementado
com base no projeto MORAES (2000). Foi utilizado um software
para implementac¸a˜o do layout da placa, concluı´da a etapa de
desenho iniciou-se a montagem do controlador em placa de cobre,
enta˜o foram realizados os ajustes e testes necessa´rio.
I. Introduc¸a˜o
o controle por ciclos inteiros da poteˆncia de uma carga e´
uma te´cnica de controle, onde o valor eficaz de uma tensa˜o
alternada pode ser variada atrave´s da atuac¸a˜o de gradadores.
Os garadadores nada mais sa˜o que conversores esta´ticos.
Os principais empregos dos gradadores sa˜o:
• Controle de intensidade luminosa;
• Controle de temperatura;
• Controle de velocidade de motores;
• Limitac¸a˜o da corrente de partida de motores de induc¸a˜o.
II. Fundamentac¸a˜o Teo´rica
A. Controle por Ciclos inteiros
O controle por ciclos inteiros consiste em comutar o semi-
condutor no momento exato da passagem de tensa˜o pelo valor
zero mantendo o chaveamento por um nu´mero especı´fico de
ciclos (T1). Seja m o nu´mero de ciclos aplicados a` carga,
durante o intervalo de tempo T1 e M o nu´mero de ciclos na
rede durante o intervalo de tempo T. (BARBI,2002)
Figura 1. Ciclos inteiros, onde trac¸o vermelho e´ a corrente na carga e em
verde a tensa˜o na rede.
Fonte: adaptado de (MARTINS, 2009)
O controle da poteˆncia transferida a´ carga e´ dado pela
relac¸a˜o
M
m
, onde M e´ o nu´mero de ciclos da rede e m e´
numero de ciclos aplicados a´ carga ,quanto maior esta relac¸a˜o
mais fino e´ o controle.
De acordo com BARBI (2002), em relac¸a˜o ao controle de
fase o controle por ciclos tem a vantagem que possui ”fator de
poteˆncia e´ sempre unita´rio e nenhuma harmoˆnica de corrente
e´ introduzida na rede”.
B. LM3524
E´ um cirucuito integrado utilizado para realizar a modulac¸a˜o
por largura de pulso (PWM).
Sua frequeˆncia de comutac¸a˜o e´ controlada por um capacitor
externo. Possui pino para sincronizac¸a˜o externa (pino 3)
(TEXAS INTRUMENTS, 2013).
C. TCA 785
Trata-se de um circuito integrado destinado a realizar o
controle de Tristores, Triacs e transistores em circuitos de
poteˆncia. O pulso de disparo pode ser deslocado dentro de
um aˆngulo de fase de 0◦ a 180◦, o que garante um controle
tanto no semiciclo positivo quanto negativo.
O TCA 785 e´ inibido, portanto na˜o produz pulso de disparo
caso sua tensa˜o esteja abaixo 3,3 V.
Dentre suas principais aplicac¸o˜es esta˜o converso-
res,controles de poteˆncia AC e controladores de corrente
trifa´sica. (SIEMENS)
III. Montagem do conversor
O layout da placa do conversor foi efetuada atrave´s do soft-
ware EAGLE. Na Figura2 esta´ apresentado o esquema´ticos do
circuito do conversor. O layout final da placa esta apresentado
na Figura 3.
Figura 2. Esquema´tico circuito conversor
Figura 3. Layout da placa do conversor
Apo´s concluı´do o desenho , deu-se inicio a´ confecc¸a˜o da
placa onde foi impresso o circuito, e posteriormente realizada
as perfurac¸o˜es necessa´rias e a soldagem dos componentes. O
layout da placa finalizada esta´ apresentada na Figura 4.
Figura 4. Placa conversor
IV. Funcionamento
O circuito pode ser resumido atrave´s do diagrama de blocos
mostrado na Figura 5.
A Alimentac¸a˜o do circuito provem de um retificador de
meia onda, que retifica a tensa˜o AC 220V fornecida pela Rede.
O CI LM3524 e´ responsa´vel pela modulac¸a˜o PWM utilizado
pra controlar o tempo de bloqueio do TCA 785 e consequen-
temente do TRIAC. Quando a tensa˜o no pino 6 do TCA 785
cai abaixo 3,3 V, este na˜o produz pulso de disparo.
O TCA 785, e´ responsa´vel por controlar o aˆngulo de disparo
do TRIAC , que neste tem aˆngulo de disparo de 0◦. Desta
forma atua no circuito como detector de cruzamento zero
Figura 5. Diagrama de blocos
Fonte: (MORAES,2002)
da rede, ou seja, no inı´cio de cada semiciclo gera um pulso
positivo de disparo.
Para a carga deste circuito utilizou-se uma laˆmpada incan-
descente de 60 W, pois com este tipo de carga torna-se mais
fa´cil visualizar os efeitos do controle realizado.
V. Resultados
Na primeira placa houve um problema durante confecc¸a˜o,
quando foi impresso o layout do software EAGELE o mesmo
possuı´a a opc¸a˜o mirror marcada, que faz com que na hora da
impressa˜o o circuito seja impresso de forma espelhada. E por
este motivo na˜o era possı´vel conectar os CI’s e suas posic¸o˜es
corretas.
Durante o teste da placa um dos primeiros problemas
encontrados foram em relac¸a˜o o tiristor, pois o componente
possuı´a um curto interno . Afim de solucionar este problema
realizou-se a substituic¸a˜o do componente.
Na˜o foi possessı´vel realizar as medic¸o˜es, pois a placa
na˜o funcionou foram realizados testes de medic¸o˜es com o
multı´metro, pore´m na˜o foram localizados o problemas.
VI. Conclusa˜o
O que pode-se observar atrave´s das literaturas consultadas
ao longo do projeto e´ que trata-se de um circuito bastante
simples, e tem como vantagem principal o fato de na˜o gerar
harmoˆnicas de corrente na rede, pois aproveita todo o ciclo.
Refereˆncias
[1] BARBI, Ivo. Eletroˆnica de poteˆncia, 4rd ed. Harlow, England: Addison-
Wesley, 1999.
[2] MARTINS, Rodrigo dos Santos. Aquecimento de a´gua usando
ciclos inteiros. Floriano´polis, 2009. 91 p. Disponı´vel em: <
http://professorpetry.com.br/Ensino/DefesasPosGraduacao/De f esa%2011
Rodrigo%20dos%20S antos%20MartinsAquecimento%20de%20Agua%20U
sando%20Ciclos%20Inteiros.pd f ¿.Acessoem : 20mai.2018.
[3] MORAES, Paulo Ma´rio dos Santos Dias de. Controle por ciclos inteiros da
poteˆncia de uma carga resistiva. Floriano´polis, 2002. 408 p.
[4] SIEMENS. Phase Control IC : TCA785 . 16 p.
Disponı´vel em: < https://www.alldatasheet.com/datasheet-
pdf/pdf/45801/SIEMENS/TCA785.html<. Acesso em : 20 mai. 2018.
[5] TEXAS INTRUMENTS. LM2524D/LM3524D Regulating
Pulse Width Modulator. 2013. 29 p. Disponı´vel em: <
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3524d.pdfl<. Acesso em : 20 mai.
2018.