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Retificadores não controlados

Os diodos são componentes semi-condutores que permitem a passagem da corrente em apenas uma direção: do anodo (A) para o catodo (K). Não é possível - como é o caso de outros componentes semi condutores – controlar a intensidade da corrente. Uma tensão alternada sobre um diodo é convertida em uma tensão C pulsante. Se uma fonte trifásica é utilizada junto com um retificador não controlado, a tensão C continuará a ser pulsante.

Figura 23 - Retificador não controlado

Figura 24 - Saída de um retificador não controlado.

Retificadores controlados

Nos retificadores controlados os diodos são trocados pelos tiristores.

Assim como os diodos, o tiristor permite a passagem da corrente em apenas uma direção. Entretanto, a diferença entre esses dois componentes é que o tiristor tem um terceiro terminal o gate ou porta (G). Essa porta deve ser comandada por um sinal antes do tiristor conduzir. Quando uma corrente passa pelo tiristor, o tiristor irá conduzi-la até que ela atinja o valor nulo.

A corrente não pode ser interrompida por um sinal na porta (G). Tiristores são utilizados tanto nos retificadores quanto nos inversores.

O sinal para a porta é o sinal de controle α do tiristor, que é um atraso de tempo, expresso em graus. O valor em graus representa o atraso entre a passagem da tensão por zero e o instante em que o tiristor inicia sua condução.

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Figura 25 - Condução do tiristor.

Figura 26 - Retificador controlado trifásico.

O retificador controlado tem basicamente a mesma configuração do retificador não controlado com exceção de que os tiristores são controlados por α e começam a conduzir a partir do ponto que um diodo normal inicia até 30º de atraso em relação a passagem da tensão por zero.

A regulação de a permite a variação do valor da tensão contínua na saída do retificador. Um retificador controlado fornece uma tensão C com um valor médio de 1,35tensão de alimentaçãocosα×.

Comparado com o retificador não controlado, o controlado causa maiores perdas e distúrbios na rede de alimentação, porque o retificador drena uma corrente reativa maior se o tiristor conduzir por um curto período de tempo.

Entretanto, a vantagem dos retificadores controlados é que a energia poder ser devolvida para rede.

O circuito intermediário

O circuito intermediário pode ser visto como um reservatório do qual o motor pode drenar energia através do inversor. Ele pode ser construído de acordo com três princípios diferentes de dependendo do tipo de retificador e inversor.

Inversores fonte de corrente (I-converters).

Figura 27 - I-converters

Em inversores fonte de corrente o circuito intermediário consiste de um grande indutor e é combinado apenas com um retificador controlado. O indutor

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Instrutor: Eng. Henrique Matheus Pág. 23 transforma a tensão variável do retificador em uma corrente contínua variável. A carga determina a amplitude da tensão do motor.

Inversores fonte de tensão (U-converters)

Figura 28 - U-converters

Em conversores fonte de tensão o circuito intermediário consiste em um filtro capacitivo e pode ser combinado com os dois tipos de retificador. O filtro alisa a tensão pulsante do retificador.

Num retificador controlado, a tensão é constante numa dada freqüência, e fornecida ao inversores como uma tensão contínua pura com amplitude variável.

Com retificadores não controlados, a tensão na entrada do conversor é uma tensão C com amplitude constante.

Circuito intermediário com tensão C variável

Figura 29 - Circuito intermediário com tensão vairável.

Finalmente, num circuito intermediário com tensão variável um chopper pode ser inserido na frente do filtro, como visto na figura 29.

O chopper tem um transistor que funciona como uma chave para ligar ou desligar a tensão do retificador. O circuito de controle regula o chopper através da comparação da tensão variável depois do filtro com um sinal de entrada. Se existe diferença, a relação é regulada pelo tempo que o transistor conduz e o tempo que ele é bloqueado. Isso varia o valor efetivo e o tamanho da tensão contínua pode ser expresso como:

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ON OFF tUUtt=×+.

Quando o transistor do chopper interrompe a corrente, a bobina do filtro faz com que a tensão através do transistor seja muito grande. Para impedir que isso aconteça, o chopper é protegido por um diodo de roda-livre.

O filtro do circuito intermediário alisa a tensão quadrada que é fornecida pelo chopper. O filtro capacitivo e indutivo mantém a tensão constante para uma dada freqüência.

O circuito intermediário também pode fornecer inúmeras funções adicionais dependendo do seu projeto, como:

• Reserva de energia para suportar variações bruscas de carga.

O Inversor

O inversor é a último conexão do inversor de freqüência antes do motor e o ponto final onde a adaptação da tensão de saída ocorre. Do circuito intermediário o conversor pode receber tanto:

Em todos os casos o inversor assegura que a saída para o motor se torna variável. Em outras palavras, a freqüência para o motor é gerada no inversor. Se a corrente ou tensão são variáveis, o inversor gera apenas a freqüência. Se a tensão é constante o inversor gera a tensão e a freqüência.

Mesmo que os inversores trabalhem de formas diferentes, sua estrutura básica é sempre a mesma. Os componentes principais são semi condutores controláveis, colocados em para em três ramos.

Atualmente os tiristores tem sido largamente substituídos pelos transistores que podem ser chaveados de forma mais rápida. Apesar de depender do tipo de semicondutor utilizado, a freqüência de chaveamento esta tipicamente entre 300Hz e 20kHz.

Os semi condutores no inversor são ligados e desligados por sinais gerados no circuito de controle. Os sinais podem ser controlados de diversas formas.

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Figura 30 - Inversor Tradicional.

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