Gradador Monofásico com Carga Resistiva

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ARQUITETURA, 
ENGENHARIA E TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LAB. 4 – Gradador Monofásico com Carga Resistiva 
(controle de fase) 
 
 
 
MATHEUS MORELO PEREIRA 
RENNER SIQUEIRA FRANÇA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. Jakson Bonaldo 
 
 
Cuiabá-MT 
2019 
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Considere um gradador monofásico com tensão nominal de 127V/60 Hz e carga 
resistiva de 5 e com ângulo de disparo de 60°. Use dois tiristores em anti-paralelo. 
 
Parte 0 
 
 Calcular os seguintes parâmetros do gradador com controle de fase (anexo 1): 
 
 Tensão RMS na saída; 106,7 [V] 
 Tensão RMS na entrada; 127 [V] 
 Corrente RMS de saída; 21,5 [A] 
 Corrente RMS pelos tiristores; 12,10 [A] 
 Corrente média pelos tiristores; 13,02 [A] 
 Potência ativa na carga; 8,04 [A] 
 Potência ativa na entrada; 2602,6 [W] 
 Potência aparente na entrada; 2713,5 [VA] 
 Fator de potência da entrada; 0,85 
 
 
 Parte 1 
 
Simular o circuito do gradador. 
Ajuste do passo da simulação: 
 Simular o circuito por 200 ms. 
 Nos itens a seguir, mostrar apenas os 3 últimos ciclos. 
 Simular 1000 pontos por ciclo; 
 
Ajuste do ângulo de disparo dos tiristores. 
 Disparar cada tiristor com uma fonte de tensão quadrada individual com a 
mesma frequência da rede. 
 
 
Figura 0 – Circuito do gradador 
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1) Plotar a Figura 1: 
 
 Gráfico superior: Tensão de entrada e tensão de saída; 
 Gráfico intermediário: corrente da entrada; 
 Gráfico inferior: Pulsos de disparo dos tiristores (Vg1 e Vg2 ); 
 
 
Figura 1 - Tensão de entrada e a tensão de saída (superior); corrente de entrada (meio); 
pulsos de disparo dos tiristores (inferior) 
 
 
2) Plotar a Figura 2.1: 
 
 Gráfico superior: Tensão de entrada e tensão de saída; 
 Gráfico intermediário: Tensão sobre o tiristor 1 Vak1; 
 Gráfico inferior: Corrente pelo tiristor 1 (iT1) e pelo tiristor 2 (iT2); 
 
 
Figura 2 – Circuito gradador com os medidores 
 
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Figura 2.1 - Tensão de entrada e a tensão de saída (superior); tensão sobre o tiristor 1 
Vak1 (meio); corrente pelo tiristor 1 (iT1) e pelo tiristor 2 (iT2) (inferior). 
 
 
3) Comparar os valores calculados na Parte 0 com valores medidos obtidos através 
da simulação do circuito do gradador. Criar uma tabela com valores calculados e 
valores medidos. 
 
 Medidos Calculados 
Vsrms: saída 113,68 [V] 106,7 [V] 
Vsrms: entrada 126,97 [V] 127 [V] 
Irms saída 22,73 [A] 21,5 [A] 
Irms t1 16,06 [A] 12,10 [A] 
Irms t2 16,08 [A] 13,02 [A] 
Iomed: tiristores 17,05 [A] 8,04 [A] 
Potência ativa na entrada 2584,95 [W] 2602,6 [W] 
Potência aparente na entrada 2887,10 [VA] 2713,5 [VA] 
FP 0,89 0,85 
 
 
4) Faça a série de Fourier da corrente de entrada e indique em uma tabela os valores 
das frequências e o valor eficaz de cada harmônica. 
 
 
Figura 3 – Harmônicas da série de Fourier. 
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 Is Vs 
Fundamental 28,85 172,47 
3ª ordem 6,59 44,69 
5ª ordem 3,96 24,41 
7ª ordem 2,35 0,1676 
9ª ordem 2,01 0,13 
11ª ordem 1,77 0,10 
13ª ordem 1,31 0,09 
15ª ordem 1,01 0,07 
17ª ordem 0,94 0,06 
19ª ordem 0,87 0,05 
 
 
 
5) Com base nos itens 3 e 4, calcule o fator de deslocamento FD e a THD da corrente 
da entrada. Compare o valor da THD calculada com o valor medido. 
 
 Medidos Calculado 
DHT 0,38 
FD 0,34 0,95 
 
 
6) Simulação de Soft-Starter: 
 
 
Figura 4 – Circuito da Soft-Starter. 
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 Figura 5 - Tensão Vs e Vo (superior); Tensão sobre o tiristor Vtri e Vref (meio); Tensão 
Vg (inferior).