Chopper Tipo Wagner

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Chopper Tipo Wagner, pratica

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Chopper Tipo Wagner

  1. 1. Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais IPUC – Instituto Politécnico da Universidade Católica Relatório Prática I – Chopper Tipo Wagner Ciro Marcus Horácio Urquiza Luiz Paulo Policarpo Belo Horizonte
  2. 2. Abril 2011 Ciro Marcus Horácio Urquiza Luiz Paulo Policarpo Relatório Prática I – Chopper Tipo Wagner Trabalho apresentado à disciplina Eletrônica de Potência IV da graduação em Engenharia Eletrônica e de Telecomunicação na Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. Orientador: Sady Antonio dos Santos Filho Belo Horizonte 2
  3. 3. Abril 2011 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Diagrama esquemático da Montagem do circuito.................................................................6 Figura 2: Tela do osciloscópio mostrando a freqüência do pulso do módulo de comando CH1.........7 Figura 3: Tensão sobre o Capacitor(laranja) e Tensão sobre o Ta (azul)..............................................8 Figura 4: Tensão sobre o Tiristor Principal (azul) e Tensão sobre a Carga(laranja).............................9 Figura 5: Pulsos de acionamento dos tiristores com Ton/T=0,5, tensão na carga VRL.....................10 Figura 6: Diagrama de Ligação do Motor ao circuito........................................................................11 Figura 7: Formas de Onda de Corrente no Diodo Roda Livre e Tensão na Carga.............................11 3
  4. 4. SUMÁRIO 1 Chopper Tipo Wagner........................................................................................................................5 2 Princípio de Funcionamento..............................................................................................................5 3 Montagem do Circuito.......................................................................................................................6 4 Procedimento.....................................................................................................................................7 4.1 Início...........................................................................................................................................7 4.2 Lâmpada.....................................................................................................................................7 4.3 80% Freqüência de Pulsos..........................................................................................................7 4.4 Pulso de Ta e Desligamento de Tp.............................................................................................7 4.5 Ton/T = 0,5...............................................................................................................................10 4.6 Módulo M07 – Motor Série......................................................................................................11 4.7 Desligamento Vcc ....................................................................................................................11 4.8 Conclusões................................................................................................................................12 4
  5. 5. 1 Chopper Tipo Wagner - Analisar o funcionamento de um conversor DC/DC tipo Wagner. - Acionar uma carga resistiva e indutiva e observar as formas de onda em pontos específicos do circuito. 2 Princípio de Funcionamento Este circuito utiliza o processo de mudança de polaridade do capacitor por ressonância. Inicialmente Ta é disparado para carregar C com (+) e (-), com o potencial de Vcc. Após a carga completa, a corrente em Ta cai a zero e este se desliga por comutação natural. Em seguida TP é disparado, conduzindo duas correntes: a de carga, IL , e a de ressonância, de L e C (diodo Da fecha o circuito com TP , L e C). Esta ressonância provoca a mudança de polaridade de C. Ao mudar de polaridade, e quando a corrente de ressonância chega a zero, Da entra em corte, mantendo o capacitor com a polaridade invertida, (-) e (+). O próximo disparo de Ta irá aplicar uma corrente e tensão reversas sobre TP , desligando-o e deixando o capacitor carregado com a polaridade inicial, completando um ciclo de operação do chopper. 5
  6. 6. 3 Montagem do Circuito Figura 1: Diagrama esquemático da Montagem do circuito. 6
  7. 7. 4 Procedimento 4.1 Início Ligar primeiro o módulo de potência (fonte de 30V, M19), e depois o módulo de comando (fonte do M08). 4.2 Lâmpada Comprove o funcionamento do circuito pelo acendimento da lâmpada, com pouco brilho. 4.3 80% Freqüência de Pulsos Ajuste a freqüência dos pulsos do módulo de comando para aproximadamente 80% do seu valor máximo. Figura 2: Tela do osciloscópio mostrando a freqüência do pulso do módulo de comando CH1. Fmax= 127,5Hz 80% Fmax=102Hz Então, pode-se concluir que 80% do valor máximo de freqüência dos pulsos de comando é aproximadamente 81Hz. 4.4 Pulso de Ta e Desligamento de Tp Observar e anotar as formas de onda nos seguintes pontos do módulo 11: 7
  8. 8. a. Com o terra do osciloscópio no catodo de Ta: VC: tensão sobre o capacitor (comprovar a inversão de polaridade). VTa : tensão sobre o tiristor auxiliar. Figura 3: Tensão sobre o Capacitor(laranja) e Tensão sobre o Ta (azul). 8
  9. 9. b. Com o terra do osciloscópio no catodo de TP : VTp : tensão sobre o tiristor principal. VRL : tensão sobre a carga. Figura 4: Tensão sobre o Tiristor Principal (azul) e Tensão sobre a Carga(laranja) Nota-se que quando há tensão sobre Tp, há também tensão sobre a Carga 9
  10. 10. 4.5 Ton/T = 0,5 Faça TON / T = 0.5 e comprove que VRL = Vcc/2. Figura 5: Pulsos de acionamento dos tiristores com Ton/T=0,5, tensão na carga VRL Nota-se que o valor da tensão na fonte é 34,4V e a tensão sobre a carga (VRL) é 19,7V (medido em outra tela). O valor de VRL é maior que Vcc/2 pois como pode-se notar na forma de onda, a tensão sobre a carga recebe a tensão de descarga do capacitor que faz com que seu valor médio seja maior que Vcc/2. 10
  11. 11. 4.6 Módulo M07 – Motor Série Substituir a carga resistiva por uma carga indutiva, ligando no lugar da lâmpada, o motor série (M07). Conectar o diodo de roda livre DR à carga, através de um resistor de 1 W (M06)conforme mostra a figura seguinte: Figura 6: Diagrama de Ligação do Motor ao circuito 4.7 Desligamento Vcc Com o terra do osciloscópio em KTP , observe as formas de onda de VRL e IDR . Observe que a escala de IDR , para leitura no osciloscópio, deverá ser de milivolts por cm, porque o resistor sensor de corrente é de baixo valor, e a corrente é da ordem de mA. Deve ser observado também que a ligação do terra comum do osciloscópio provoca a inversão de um dos sinais na tela, ou seja, uma das formas de onda aparecerá com a polaridade invertida. Figura 7: Formas de Onda de Corrente no Diodo Roda Livre e Tensão na Carga VRL= 16,1V IDRméd= 52,9 mA 11
  12. 12. 4.8 Conclusões Conclusões em relação a: - Processo de inversão da polaridade da tensão sobre o capacitor. Este processo é fundamental pois é ele que faz com que os tiristores Ta e Tp sejam cortados, pois com a inversão de polaridade, cada momento um dos tiristores pode ser cortado. - Conseqüências de se ligar TP antes de Ta na partida do Chopper. O circuito não funcionará, pois o capacitor precisa estar inicialmente carregado para o perfeito funcionamento do circuito, e esse carregamento do Capacitor, ocorre através do disparo de Ta. - Finalidade do diodo de roda livre quando a carga for indutiva. Descarregar a energia armazenada na carga indutiva pelo próprio motor. Desta maneira evita-se que esta energia seja descarregada sobre o tiristor, protegendo-o. - Fatores que limitam a máxima freqüência de operação do Chopper. Freqüência máxima de chaveamento dos tiristores e principalmente o tempo de descarga da rede LC que é responsável pela comutação forçada. - Explicar porque a especificação de corrente para Ta e D1 será sempre inferior do que a especificação de corrente de TP. Pois esses componentes irão conduzir somente durante um curto intervalo de tempo e só irá circular a corrente armazenada na rede LC, enquanto em Tp, irá circular a corrente exigida pela carga. 12
  13. 13. 4.9 Referência Bibliográfica Dados usados, praticas PUC-minas, laboratório de eletrônica de potencia 4, primeira prática. 13

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