Trabalho de SISTEL - quarto bimestre (1)

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Centro Federal de Educação Tecnológica – CEFET/RJ
Alunos: Fernando Augusto Calvão Vieira e Maicon Renildo da Silva
Turma: 3Btel
Conversor CC/CC
O que é:
Conversores CC/CC são fontes reguladas, com tensão de saída constante e independente da tensão CC de entrada (quando esta varia dentro dos limites permissíveis). Eles são empregados nas fontes de CC utilizadas em sistemas de telecomunicações para os casos em que parte dos consumidores utilizam tensões diferentes das fornecidas pelas UR’s. Normalmente estes consumidores não admitem variações na tensão de alimentação dos seus circuitos e são denominados de consumidores de faixa estreita.
Os conversores empregados nas fontes de CC, dos sistemas de telecomunicações são identificados pela sigla CV e classificados em dois tipos principais: CV’s com tensão de saída constante ou CV’s regulados e CV’s com tensão de saída variável ou CV’s aditivos.
CV’s com tensão de saída variável variam linearmente a tensão de saída para ser adicionada a uma outra tensão decrescente, de modo a manter constante a soma dessas duas tensões. Pode-se citar como exemplo a alimentação de um consumidor de faixa estreita a partir de uma bateria (fonte de CC) que apresente uma redução gradativa na sua tensão de saída.
 
Princípios de funcionamento
	A primeira etapa do processo consiste na transformação da tensão CC de entrada em tensão CA e a segunda etapa na transformação desta tensão CA em tensão CC regulada. Enquanto que para transformar a tensão CC de entrada em CA utiliza-se circuitos inversores, para transformar CA em CC regulada utiliza-se circuitos retificadores. Dentro do conversor CC/CC existem diversos módulos, são eles:
 
Módulo de filtro de entrada
O circuito filtro de entrada elimina distorções harmônicas que podem existir na tensão CC recebida e também impede que as ondulações de tensão resultantes do processo de conversão CC/CA atinjam os componentes da fonte CC que alimenta a entrada do conversor. Neste módulo estão os dispositivos de conexão do conversor com o barramento de CC de alimentação e os dispositivos de proteção contra sobrecorrentes de entrada.
Módulo de ponte inversora
Tem como função transformar a tensão CC de entrada em tensão CA para alimentar a ponte retificadora. Neste módulo que são feitos os controles da tensão e da corrente de saída do conversor.
Módulo de ponte retificadora
Converte a tensão CA, gerada na ponte inversora, em tensão CC regulada de saída do conversor.
Módulo filtro de saída
É encarregado de eliminar as ondulações da tensão de saída, de modo a fornecer uma tensão de CC com o mínimo possível de componentes CA sobrepostos.
Módulo de controle e proteção
Recebe informações de tensão e correntes de saída do módulo de filtro de saída e efetua o controle da ponte inversora, mantendo as características de saída dentro dos valores especificados. Neste módulo se encontram os circuitos de proteção contra falhas internas de equipamento, nos casos de sobrecorrente de entrada e sobretensão de saída, que são ativados através das informações recebidas do filtro de entrada e da ponte inversora.
Módulo de sinalização e alarme
Recebe sinais do módulo de controle e proteção e identifica as condições de operação e funcionamento do equipamento. Este módulo engloba os dispositivos de sinalização para indicação local e remota, do comportamento da CV.
Módulo de medição
Agrupa os medidores e os dispositivos auxiliares necessários para o monitoramento de tensão e corrente de saída.
Partes principais:
Filtro de entrada
A alimentação da bobina do contator é comandada pelo módulo de controle e proteção. É através do contator k1 que os sinais de comando do módulo de controle e proteção efetuam o ligamento e desligamento do conversor. O desligamento do conversor ocorre de maneira automática nos casos de: sobrecorrente de entrada, sobretensão de saída, queima de fusível de proteção e sobretensão no barramento do consumidor. Nos três primeiros caso citados o desligamento é feito através de informações internas ao próprio dispositivo, enquanto que no caso de sobretensão no barramento do consumidor o desligamento é efetuado pela USCC.
Módulo de ponte inversora
Converte a tensão CC de entrada em CA, exercendo controle sobre a tensão de saída.
Módulo de ponte retificadora
Converte a CA para CC. Nesse caso não há necessidade de controle da tensão de saída de módulo da ponte retificadora, uma vez que este controle é feito na ponte inversora. 
Módulo de filtro de saída
O filtro de saída tem como finalidade básica eliminar as tensões alternadas sobrepostas à tensão CC, na saída do conversor.
Módulo de proteção e controle
Este módulo possui sensores interligados a um estágio de comando, como mostrado na figura abaixo: 
 
Estágio sensor de sobrecorrente de entrada
O circuito deste estagio tem como finalidade detectar o valor limite da corrente de entrada do conversor, especificada para o seu funcionamento dentro das condições máximas de segurança. Este circuito envia um sinal ao estágio de comando quando a corrente de entrada ultrapassa o limite, indicando a ocorrência de anormalidade. Este sinal é usado para comandar o desligamento do contator de entrada.
Estagio sensor de sobretensão de saída
Tem como finalidade o envio de um sinal ao estágio de comando indicando que a tensão de saída do conversor ultrapassa o limite máximo pré-estabelecido. Sua particularidade consiste na utilização da tensão CA da ponte inversora como indicação de tensão CC de saída. Este artificio permite o desligamento do equipamento independente da tensão de alimentação do barramento alimentado pela sua saída. 
Estágio sensor de fusível interrompido
Tem por finalidade enviar um sinal ao estágio de comando indicando a queima de qualquer fusível de proteção usado no conversor.
Sensor de tensão de saída
Detecta as variações do valor da tensão de saída, comparando-a com uma referência, para gerar um sinal de erro capaz de controlar a tensão de saída do modulo inversor de modo a manter a saída do conversor dentro dos limites especificados.
Sensor de corrente de saída
Controla a corrente de saída para evitar que esta ultrapasse o limite máximo preestabelecido. O seu funcionamento é baseado na comparação de uma amostra de tensão proporcional ao valor da corrente de saída, com sua tensão de referência. 
Estágio de comando
Nele são gerados os sinais de controle para a ponte inversora, os sinais para ligar e desligar o contator de entrada e os sinais que são enviados ao módulo de sinalização e alarme para caracterizar o funcionamento do conversor. Para gerar esses sinais, o estágio de comando recebe informações dos circuitos sensores do conversor, de comando manuais e da USCC. Os sinais que saem deste estágio são gerados por intermédio de quatro circuitos fundamentais: excitador da ponte inversora, sincronismo da ponte inversora, comando de disparo dos transistores da ponte e comando de contator de entrada. Em seguida, cada um destes circuitos será explicado.
Excitador da ponte inversora:
	Nele são gerados os sinais de comando para excitar os elementos de comutação da ponte inversora. Em pontes que apresentem transistores de potência, os sinais de excitação são caracterizados como pulsos e a largura desses pulsos é controlada pelo circuito de sincronismo. Em um circuito ponte como representado na figura 10.3, há um circuito de excitação para os transistores TR1 e TR2 e outro para os transistores TR3 e TR4.
O funcionamento desse circuito é baseado no oscilador obtido da unijunção TU1, pelo capacitor C1 e pelo resistor R1. A saída deste circuito é formada pelas saídas Q e Q barrado do biestável B1. Esse biestável é sincronizado pelos pulsos de saída de TU1. Assim, a cada pulso de saída de TU1 ocorre a mudança de estado de B1. Com isto, podemos dizer que as saídas de B1 apresentam uma onda quadrada, cuja frequência é metade da frequência do oscilador. Esta tensão, portanto, é usada para comandar a excitação dos transistores de potência daponte inversora.
Sincronismo da ponte inversora
Este circuito controla o tempo de condução dos transistores de potência da ponte inversora. O seu funcionamento é baseado na modulação da largura dos pulsos de excitação através de uma tensão de correção. Esta tensão é recebida dos circuitos sensores de tensão e corrente de saída. 
Comando de disparo dos transistores de ponte
	Tal circuito reúne logicamente os sinais do biestável B1, do circuito de excitação (10.12)e os pulsos modulados em largura (10.13), para formar os sinais de comando para as bases dos transistores de potência da ponte inversora.
	No circuito em questão é feito o bloqueio da excitação dos transistores, por defeito interno do equipamento, como queima de fusível, tensão alta na saída e sobrecorrente na entrada.
Comando do contator de entrada
	Este circuito gera os sinais que ligam e desligam o contator de entrada, com as informações de defeito interno, comando manual ou comando da USCC. 
Em suma: 
	A ativação do conversor é feita através da chave S1, quando esta é comutada par a posição LIGADO. Nesta condição é aplicado um sinal de entrada S de B3 provocando o seu estabelecimento. Com isto a sua saída Q barrado passa para o nível 1 e este nível vai energizar a bobina do contator de entrada fazendo operar os seus contatos para comutar a alimentação CC ao circuito do filtro de entrada (10.1). A chave S1, comutada na posição DESLIGADO, impede o funcionamento do conversor.
Módulo de sinalização e alarme
	Este módulo recebe as informações do módulo de proteção e controle referentes às condições de funcionamento do conversor para formar as sinalizações luminosas, para indicação local, e os sinais de sinalização remota, que são enviados, normalmente, para a USCC.
	A sinalização local é feita por intermédio das lâmpadas que indicam os seguintes eventos:
· Conversor com defeito, sinalizado pela lâmpada LP1, com visor vermelho, que acende quando o sinal correspondente a um dos três eventos de entrada de G1 está presente;
· Conversor em serviço, sinalizado pela lâmpada LP2, com visor branco, que acende quando o conversor é ligado, através da chave S1 do módulo de comando.
A sinalização remota é formada pelas seguintes condições:
· Conversor anormal;
· Fusível interrompido;
· Manutenção;
A sinalização de conversor anormal corresponde a uma das ocorrências de eventos de:
· Sobrecorrente na entrada;
· Sobretensão na saída;
· Fusível de proteção interrompido;
· Desligamento por comando da USCC;
Módulo de medição
	O módulo de medição do conversor é constituído pelos medidores de tensão e corrente de saída. Estes dispositivos normalmente se localizam no painel frontal do gabinete, junto com os elementos de sinalização e os botões e chaves de comandos manuais. 
Medidor de tensão
	A tensão de saída CC é medida pelo voltímetro V. A tomada de tensão é feita diretamente sobre o filtro de saída.
Medidor de corrente
	A corrente fornecida pelo conversor é medida pelo amperímetro A, que recebe a informação do Shunt SH. 
Circuitos e dispositivos auxiliares
	Estes dispositivos servem para complementar as funções dos módulos apresentados na figura 10.1 e tornar o funcionamento do conversor adequado aos requisitos da fonte CC a que pertence, existem circuitos e dispositivos auxiliares que participam das seguintes funções:
· Alimentação;
· Proteção;
· Sinalização;
· Comandos manuais;
· Interligação;
Manutenção preventiva
	Instrumental básico:
· Multímetro de precisão, para as medidas das várias tensões dos circuitos;
· Osciloscópio monocanal, para verificar as formas de onda da fonte, medida do tempo de entrada gradativa de tensão e ajustes no circuito de sincronismo e oscilador de excitação;
	
Questões:
1- Considerando o diagrama da figura abaixo, quais os blocos que efetuam o processo de conversão?
Resposta: A ponte inversora, que transforma a tensão CC em CA, determinando a tensão e a corrente de saída do conversor e a ponte retificadora que transforma a tensão CA em CC regulada.
2- Qual a função do filtro de entrada do CV esquematizado na figura anterior?
Resposta: O circuito filtro de entrada tem a função de eliminar distorções harmônicas que podem existir na tensão CC recebida.
3- Qual a função do circuito detector de sobretensão da figura abaixo?
Resposta: comparar enviar um sinal ao estágio de comando indicando que a tensão de saída do conversor ultrapassa o limite máximo pré-estabelecido
4- Qual o dispositivo normalmente usado para dar informações sobre a corrente de saída do conversor, aos circuitos de controle?
Resposta: o shunt. 
5- Qual a função do diodo colocado em paralelo (“by-pass”) com a saída do CV aditivo? 
Resposta: Quando a tensão do barramento de flutuação diminui até o valor de atuação do sensor da USCC, esta comanda a entrada do CV aditivo, aparecendo uma tensão nos seus terminais de saída. Esta tensão é suficiente para polarizar inversamente o diodo de “by-pass” e compensar a queda de tensão do barramento. A partir desse momento o barramento de consumidores passa a receber corrente do conversor aditivo.