Projeto e Construção de um Gradador Senoidal

Ewaldo Luiz de Mattos MehlUniversidade Federal do ParanáDepartamento de Engenharia Elétricamehl@eletrica.ufpr.br

TE067-Laboratório de Engenharia Elétrica V

• Gradadores

• Gradadores com controle pelo ângulo de

condução de um interruptor

• Gradadores com controle PWM

• Gradadores de senóide completa

• Módulo Fonte de Alimentação

• Módulo Gerador de Pulsos

• Módulo Controlador de Potência

• Montagem dos Módulos na Placa-Base

• Lista de Materiais

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• Gradadores

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Objetivo de um Gradador: variar o valor eficaz de uma corrente alternada

Algumas aplicações:• Controle da intensidade luminosa de lâmpadas incandescentes• Controle da temperatura em aquecedores• Controle da velocidade de motores de indução• Limitação da corrente de partida de motores de indução

• Gradadores com controle pelo ângulo de

condução

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Com 1 TRIAC Com 2 SCR

• Gradadores com controle pelo ângulo de

condução

Estratégias de comando:

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Progressivo

Regressivo

• Gradadores com controle pelo ângulo de

condução

Exemplo:

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• Gradadores com controle pelo ângulo de

condução - Vantagens

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Circuito simples.

Em caso de lâmpadas, podem ser construídos de forma compacta, podendo portanto ser alojados no interior das caixas embutidas (caixas de 4” x 2”).

Não necessitam de uma fonte de alimentação auxiliar.

Baixo custo.

• Gradadores com controle pelo ângulo de

condução - Desvantagens

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É comum observar-se ruído audível na carga.

Geram interferências em equipamento eletrônico existentes nas proximidades dos cabos de saída.

Elevam o nível de corrente elétrica no “terra” das instalações elétricas.

Aquecimento (=perdas) elevadas no chaveamento do TRIAC ou dos SCRs.

• Gradadores com controle PWM

Chaveamento em alta freqüência, com ajuste

na largura dos pulsos de comando:

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• PWM

Pulse width modulation

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100(%) T

tD alto 100(%)

T

tD alto

D=50%D=50%

D=20%D=20%

• PWM

Pulse width modulation

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100(%) T

tD alto 100(%)

T

tD alto

T

• PWM

Pulse width modulation

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D=50%D=50%

D=95%D=95%

• Gradadores PWM - Vantagens

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Operam com chaveamento em freqüência fixa: O ruído gerado pode, portanto, ser filtrado de forma relativamente fácil.

O uso de MOSFET reduz as perdas por aquecimento.

Não produzem correntes no “terra” das instalações elétricas

• Gradadores PWM - Desvantagens

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O circuito é mais complexo que os gradadores com controle por fase.

O custo é significativamente maior que os gradadores com controle por fase.

Necessitam de uma fonte de alimentação auxiliar para o circuito de comando.

O circuito resultante é relativamente grande, sendo difícil de ser instalado de forma discreta em uma residência já existente.

• Gradadores de senóide completa

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• Gradadores de senóide completa

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Vantagem:• Não produzem ruído.

Desvantagens:• Circuito complexo• Se o chaveamento for rápido, causam flutuações na tensão da rede• Não podem ser usados para lâmpadas (somente podem ser usados em cargas resistivas, como fornos)

• Módulo Fonte de Alimentação

Baseado no Regulador (LM)(MC)7812

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Encapsulamento:

Circuito de Aplicação:

Características (__7812):

Tensão máxima de Entrada: 35V

Tensão de Saída Típica = 12 V

Tolerâncias: 7812A: 11,75V Vout 12,25V 7812B: 11,5V Vout 12,5 V

Corrente de saída:

Iout (tip.) 1A Iout (pico) = 2,2 A

• Módulo Fonte de Alimentação

Baseado no Regulador (LM)(MC)7812

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Circuito do Regulador de Tensão:

C1: Capacitor de Poliéster, para filtragem de ruído de alta freqüência porventura existente na tensão de entrada. Valor sugerido: na faixa de 10 nF a 100 nF. C2: Capacitor Eletrolítico, para melhorar a estabilidade da tensão de saída. Valor sugerido: 100 F

•Módulo Fonte de Alimentação

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• PCI do Módulo Fonte de Alimentação

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• Módulo Gerador de Pulsos

Baseado no Circuito Integrado 555 (LM555, NE555, CA555 etc.)

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• Tensão de Alimentação: de 4,5 V até 18 V

• Tensão de inicialização: > 1 V

• Módulo Gerador de Pulsos

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pulsos

• Módulo Gerador de Pulsos

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Cor do LED: verde

Cor do LED: vermelho

• Módulo Gerador de Pulsos

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• PCI do Módulo Gerador de Pulsos

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• Módulo Controlador de Potência

Baseado no MOSFET IRF740

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IRF740

• Módulo Controlador de Potência

Baseado no MOSFET IRF740

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• Módulo Controlador de Potência

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• PCI do Módulo Controlador de Potência

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• Placa Base

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• PCI da Placa Base

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• Montagem dos Módulos na Placa Base

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Placa do Gerador

de Pulsos c/ 555

Placa de Potência c/

MOSFET

Placa da Fonte

• Lista de Materiais

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Disponível em:

http://www.eletrica.ufpr.br/mehl/te076