Gadador Trifásico de Tensão

Questão 3 O circuito apresentado na Figura 3 é bastante utilizado para controle de temperatura de fornos resistivos industriais As fontes de tensão A B e C estão defasadas de 120 graus entre si a 5 pontos Explique detalhadamente o funcionamento do circuito b 5 pontos Simule o circuito e valide sua explicação Questão 3 O circuito apresentado na figura 1 é bastante utilizado para controle de temperatura de fornos resistivos industriais As fontes de tensão A B e C estão defasadas de 120 graus entre si Figura 1 Circuito controlador de tensão trifásico versão redesenhada do arquivo imprimido para facilitar o entendimento e visualização o índice dos tiristores foi modificado para a ordem de sequência de gatilho a 5 pontos Explique detalhadamente o funcionamento do circuito FUNCIONAMENTO DOS 6 SCRs A potência entregue para a carga é controlada pelo ângulo de atraso α em cada SCR Os seis SCRs são ligados na sequência 123456 em intervalos de 60 Os sinais nos gatilhos são mantidos por todo o ângulo de condução possível HART Existem 3 situações possíveis 3 SCRs ligados ao mesmo tempo a tensão de saída será tensão de linhaneutro 2 SCRs ligados ao mesmo tempo Nesse caso a tensão será metada da tensão de linha linha Nenhum SCR ligado A tensão entregue a carga é controlada pelo ângulo de gatilho dos tiristores Para entender isso vamos usar um ângulo de 30 e fazer uma análise Para α 30 e 𝒘𝒕 𝟎 Para esse momento devido a diferença de tensão das fontes somente os tiristores S5 e S6 conduzem e portanto não há corrente no resistor conectado a fase a ou seja 𝑉𝑎𝑛 0 Figura 2 circulação da corrente no circuito controlador de tensão no período de wt 0 Figura 3 forma da tensão no períodode wt 0 até wt 30 Para α 30 e 𝒘𝒕 𝟑𝟎 Nesse instante o tiristor S1 recebe um gatilho enquanto os tiristores S5 e S6 permanecem ligados 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑠𝑒 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝑎 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 é 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 𝑎 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑛𝑒𝑢𝑡𝑟𝑜 Figura 4 circulação da corrente no circuito controlador de tensão no período de wt 30 Figura 5 forma da tensão no períodode wt 30 até wt 60 Para α 30 e 𝒘𝒕 𝟔𝟎 Nesse instante a corrente no tiristor S5 zera enquanto os tiristores S1 e S6 permanecem ligados 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑠𝑒 𝑐𝑎𝑠𝑜 𝑎 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 é 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 𝑎 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 Figura 6 circulação da corrente no circuito controlador de tensão no período de wt 30 Figura 7 forma da tensão no períodode wt 30 até wt 60 Para α 30 e 𝒘𝒕 𝟗𝟎 Nesse instante a corrente no tiristor S2 conduz enquanto os tiristores S1 e S6 conduzem também A tensão de saída é igual a tensão entre a fase e a linha Figura 8 circulação da corrente no circuito controlador de tensão no período de wt 90 Figura 9 forma da tensão no períodode wt 60 até wt 90 Para α 30 e 𝒘𝒕 𝟏𝟐𝟎 Nesse instante a corrente no tiristor S6 zera enquanto os tiristores S1 e S2 conduzem A tensão de saída é igual a tensão entre linha linha dividido por dois Figura 10 circulação da corrente no circuito controlador de tensão no período de wt 90 Figura 11 forma da tensão no períodode wt 30 até wt 120 Para 60 α 90 Apenas dois SCRs conduzem de uma vez quando o ângulo de atraso está entre 60 e 90 Quando S1 é ligado em 75 S5 continua a conduzir S6 precisa desligar porque Vcn é negativa A tensão Van é então Vab2 Quando S2 é ligado em 135 S1 é forçado a desligar e Van Vac2 O próximo SCR a ligar é S3 que força S2 a desligar e Van 0 Um SCR é sempre forçado a desligar quando outro SCR é ligado para esta faixa de α As tensões na carga são metade da tensão de linha a linha ou zero Para 90 α 150 Apenas dois SCRs podem conduzir de uma vez neste modo Adicionalmente existem intervalos que nenhum SCR conduz No intervalo pouco antes de 120 nenhum SCR está ligado e Van 0 Em α 120 é dado um sinal no gatilho de S1 e S6 ainda tem um sinal aplicado no gatilho Como Vab é positiva as duas chaves S1 e S6 estão polarizadas diretamente e começam a conduzir e Van Vab2 As duas chaves S1 e S6 desligam quando Vab se torna negativa Quando é aplicado um sinal no gatilho de S2 ele conduz e S6 volta a conduzir b 5 pontos Simule o circuito e valide sua explicação Figura 12 Circuito simulado Figura 13 Sequencia de disparos dos tiristores Figura14 Onda quadrada do gatilho do tiristor S1 note que há um atraso 30 graus e que o mesmo fica em nível lógico alto até o fim da condução 120 graus Figura 15 Sinal senoidal de entrada Figura 16 Forma da corrente nos tiristores Figura 17 Forma de onda da tensão Van sobre o resitor a Questão 3 O circuito apresentado na figura 1 é bastante utilizado para controle de temperatura de fornos resistivos industriais As fontes de tensão A B e C estão defasadas de 120 graus entre si Figura 1 Circuito controlador de tensão trifásico versão redesenhada do arquivo imprimido para facilitar o entendimento e visualização o índice dos tiristores foi modificado para a ordem de sequência de gatilho a 5 pontos Explique detalhadamente o funcionamento do circuito FUNCIONAMENTO DOS 6 SCRs A potência entregue para a carga é controlada pelo ângulo de atraso α em cada SCR Os seis SCRs são ligados na sequência 123456 em intervalos de 60 Os sinais nos gatilhos são mantidos por todo o ângulo de condução possível HART Existem 3 situações possíveis 3 SCRs ligados ao mesmo tempo a tensão de saída será tensão de linhaneutro 2 SCRs ligados ao mesmo tempo Nesse caso a tensão será metada da tensão de linha linha Nenhum SCR ligado A tensão entregue a carga é controlada pelo ângulo de gatilho dos tiristores Para entender isso vamos usar um ângulo de 30 e fazer uma análise Para α 30 e wt0 Para esse momento devido a diferença de tensão das fontes somente os tiristores S5 e S6 conduzem e portanto não há corrente no resistor conectado a fase a ou seja Van0 Figura 2 circulação da corrente no circuito controlador de tensão no período de wt 0 Figura 3 forma da tensão no períodode wt 0 até wt 30 Para α 30 e wt30 Nesse instante o tiristor S1 recebe um gatilho enquanto os tiristores S5 e S6 permanecem ligados paraessecaso atensãoé igualatensãodelinhaneutro Figura 4 circulação da corrente no circuito controlador de tensão no período de wt 30 Figura 5 forma da tensão no períodode wt 30 até wt 60 Para α 30 e wt60 Nesse instante a corrente no tiristor S5 zera enquanto os tiristores S1 e S6 permanecem ligados paraessecaso atensãoé igualametadetensãode linhalinha Figura 6 circulação da corrente no circuito controlador de tensão no período de wt 30 Figura 7 forma da tensão no períodode wt 30 até wt 60 Para α 30 e wt90 Nesse instante a corrente no tiristor S2 conduz enquanto os tiristores S1 e S6 conduzem também A tensão de saída é igual a tensão entre a fase e a linha Figura 8 circulação da corrente no circuito controlador de tensão no período de wt 90 Figura 9 forma da tensão no períodode wt 60 até wt 90 Para α 30 e wt120 Nesse instante a corrente no tiristor S6 zera enquanto os tiristores S1 e S2 conduzem A tensão de saída é igual a tensão entre linha linha dividido por dois Figura 10 circulação da corrente no circuito controlador de tensão no período de wt 90 Figura 11 forma da tensão no períodode wt 30 até wt 120 Para 60 α 90 Apenas dois SCRs conduzem de uma vez quando o ângulo de atraso está entre 60 e 90 Quando S1 é ligado em 75 S5 continua a conduzir S6 precisa desligar porque Vcn é negativa A tensão Van é então Vab2 Quando S2 é ligado em 135 S1 é forçado a desligar e Van Vac2 O próximo SCR a ligar é S3 que força S2 a desligar e Van 0 Um SCR é sempre forçado a desligar quando outro SCR é ligado para esta faixa de α As tensões na carga são metade da tensão de linha a linha ou zero Para 90 α 150 Apenas dois SCRs podem conduzir de uma vez neste modo Adicionalmente existem intervalos que nenhum SCR conduz No intervalo pouco antes de 120 nenhum SCR está ligado e Van 0 Em α 120 é dado um sinal no gatilho de S1 e S6 ainda tem um sinal aplicado no gatilho Como Vab é positiva as duas chaves S1 e S6 estão polarizadas diretamente e começam a conduzir e Van Vab2 As duas chaves S1 e S6 desligam quando Vab se torna negativa Quando é aplicado um sinal no gatilho de S2 ele conduz e S6 volta a conduzir b 5 pontos Simule o circuito e valide sua explicação Figura 12 Circuito simulado Figura 13 Sequencia de disparos dos tiristores Figura14 Onda quadrada do gatilho do tiristor S1 note que há um atraso 30 graus e que o mesmo fica em nível lógico alto até o fim da condução 120 graus Figura 15 Sinal senoidal de entrada Figura 16 Forma da corrente nos tiristores Figura 17 Forma de onda da tensão Van sobre o resitor a