UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
DISCIPLINA DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I
PROF.: LEANDRO MICHELS
PROJETO DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I – 2008/2
O projeto da disciplina de EPO-I consiste em analisar e projetar um conversor estático. O trabalho é
em equipe, sendo a turma dividida em 6 grupos (22 alunos – quatro grupos de 4 alunos e dois
grupos de 3 alunos), cujas composições do grupo são de livre escolha dos alunos. Ressalta-se que
não serão aceitos grupos com mais de 4 alunos.
O trabalho consiste em 3 etapas:
1) Análise e projeto do circuito de potência
2) Análise e projeto do sistema de proteção
3) Análise e projeto do sistema de controle
Observação:
1) Anexar as folhas de referência (datasheets) empregadas nos projetos com os parâmetros
utilizados (grifados com marca-texto)
2) Os relatórios do projeto devem apresentar os itens descridos em cada etapa.
3) A escolha dos grupos é por ordem de inscrição.
Lista de fabricantes de dispositivos:
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Semicondutores: Semikron
Power Semiconductors - www.semikron.com
Dissipadores: HS Dissipadores - www.hsdissipadores.com.br
Capacitors for Power Electronics
DC Link – www.epcos.com
Capacitores: Epcos
Indutores
Waltec Transformadores a seco
TTE / RESIGLAS - www.waltec.com
Transformadores
Waltec
Transformadores a seco
TTE / RESIGLAS www.waltec.com
Transformadores
Weg Transformadores a seco - www.weg.com
Supressores de surto: Phoenix Contact
Trabtech – www.phoenixcontact.com.br
Fusíveis: Hill Tech
Semiconductor Fuses – http://www.hilltech.com/
Disjuntores/Relés/Contactoras
Weg
Disjuntores em caixa moldada ou aberta / Relés
de falta de fase/ Contactoras - www.weg.com
Resistores de potência: Eletele – www.eletele.com.br
Sensores de corrente: LEM
AC and DC current transducers for protection, monitoring
and control systems – www.lem.com
Sensores de tensão: LEM
Voltage measurement in industrial applications –
www.lem.com
Dica: Muitos fabricantes possuem vasto material de apoio ao projeto técnico.
LISTA DE TAREFAS
ETAPA 1 - Análise e projeto do circuito de potência
Confeccionar relatório técnico descrevendo, de forma organizada e detalhada, cada uma das etapas
de projeto, mostrando o equacionamento utilizado e os resultados de simulação. É importante
descrever como foram efetuadas as decisões (escolha dos componentes) durante o projeto.
1.1) Determinar, em diagrama de blocos, todos os elementos que compõe o sistema como um todo
(circuito de potência, proteções, circuito de auxílio à partida, instrumentação, sistema de controle,
drivers, fontes auxiliares). Fazer uma figura mostrando o conversor e os diversos subsistemas
interconectados entre si
1.2) Projetar o circuito para as condições nominais de operação (tensão da rede nominal, carga
nominal). Projeto considerando o conversor ideal, tal como mostrado em aula.
1.3) Projetar o circuito para os piores casos de operação: variações da tensão da rede, variação da
resistência de carga, e variação paramétrica da indutância. Projeto considerando o conversor ideal,
tal como mostrado em aula.
1.4) Calcular analiticamente os valores das variáveis nominais e nas piores condições de operação
(valores máximos e mínimos) para as tensões e correntes na entrada, na saída, e nos componentes
semicondutores, indutores e transformadores.
1.5) Calcular analiticamente os índices de desempenho do conversor.
1.6) Baseado nas piores condições de operação, escolher os dispositivos semicondutores (diodos,
tiristores) a serem empregados. Obter informações nos datasheets dos fabricantes.
1.7) Baseado nas piores condições de operação, dimensionar os indutores e transformadores a serem
empregados (potência aparente nos enrolamentos, corrente nos enrolamentos, fator de
transformação, fator K). Obter informações nos datasheets dos fabricantes.
1.8) Baseado nas piores condições de operação, dimensionar os capacitores. Obter informações nos
datasheets dos fabricantes.
1.9) Dimensionar termicamente o dissipador para os componentes escolhidos. Dimensionar o
dissipador de calor e ventiladores. Obter informações nos datasheets dos fabricantes.
1.A) Tabelar as especificações finais de todos os componentes utilizados.
1.B) Simular o conversor para as diversas condições de operação, incluindo os elementos parasitas
não-considerados no projeto (indutância do transformador, queda de tensão nos diodos, resistência
dos enrolamentos, resistência do capacitor).
LISTA DE TAREFAS
ETAPA 2 - Análise e projeto do sistema de proteção
Confeccionar relatório técnico descrevendo, de forma organizada e detalhada, como foi efetuado o
projeto. É importante descrever como foram efetuadas as decisões (escolha dos componentes)
durante o projeto.
2.1) Projetar o sistema de proteção contra curto-circuito, composto por fusíveis. Obter informações
nos datasheets dos fabricantes (web).
2.2) Projetar o sistema de proteção contra sobrecarga, composto por disjuntor de caixa moldada ou
aberta. Obter informações nos datasheets dos fabricantes (web).
2.3) Projetar o sistema de proteção contra sobretensões, composto por supressores de surto. Obter
informações nos datasheets dos fabricantes (web).
2.4) Indicar o sistema de proteção contra subtensão, composto por relé de falta de fase. Obter
informações nos datasheets dos fabricantes (web).
2.5) Projetar a chave de abertura e fechamento, composto por contactora. Obter informações nos
datasheets dos fabricantes (web).
2.6) Projetar os snubber para os semicondutores. Obter informações nos datasheets dos fabricantes
dos semicondutores.
2.7) Projetar o circuito de partida suave para evitar o inrush (quando for o caso). Obter informações
nos datasheets dos fabricantes dos semicondutores.
LISTA DE TAREFAS
ETAPA 3 - Análise e projeto do sistema de controle
Confeccionar relatório técnico descrevendo, de forma organizada e detalhada, como foi efetuado o
projeto. É importante descrever como foram efetuadas as decisões (escolha dos componentes)
durante o projeto.
3.1)
Projetar o circuito de acionamento (driver). Não é preciso especificar o fabricante dos
componentes, somente o código do componente.
3.2)
Projetar a malha de controle para manter a regulação da variável de saída independente da
variação da carga (controle PI).
3.3)
Projetar o circuito de controle do ângulo de fase empregando o CI TCA785.
3.4)
Projetar o circuito de instrumentação e compatibilização do sinais.
3.5)
Projetar o circuito do PI – eletrônica analógica (vide OGATA).
3.6)
Projetar a fonte linear para alimentação do circuito de controle.
3.7)
Simular o circuito de controle com lei de controle. Simular degrau de carga da carga
máxima para carga mínima e verificar a resposta do sistema.
PROJETO DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I – 2008/2
Grupo 1 – Nome
Assinatura
Grupo 2 – Nome
Assinatura
Grupo 3 – Nome
Assinatura
Grupo 4 – Nome
Assinatura
Grupo 5 – Nome
Assinatura
TRABALHOS
Grupo 1
Retificador trifásico a três fios, a tiristor, com carga RL, utilizando transformador Y-∆.
Tensão de entrada (fase): 220V (+10%/-15%) – 60Hz
Potência de saída (nominal): 30kW
Corrente de saída (nominal): 150A
Corrente de saída (mínima): 10A
Ondulação da corrente de saída (nominal): 5%
Grupo 2
Retificador trifásico a três fios, a tiristor, com carga RL, utilizando transformador ∆-Y.
Tensão de entrada (fase): 127V (+10%/-15%) – 60Hz
Potência de saída (nominal): 50kW
Corrente de saída (nominal): 100A
Corrente de saída (mínima): 10A
Ondulação da corrente de saída (nominal): 10%
Grupo 3
Retificador trifásico a três fios, a tiristor, com carga RL, utilizando transformador ∆-∆ (bidirecional)
Tensão de entrada (fase): 127V (+10%/-15%) – 50Hz
Potência de saída (nominal): 50kW
Tensão de saída (nominal): -500V a +500V
Ondulação da corrente de saída (nominal): 10%
Grupo 4
Retificador monofásico com carga RLE – corrente de carga constante
Tensão de entrada (fase): 127/220V (+10%/-15%) – 60Hz
Potência de saída (nominal): 2kW
Tensão de saída (nominal): 96V – Bateria totalmente descarregada (85V);
Ondulação da corrente de saída (máxima): 25A
Grupo 4
Retificador trifásico com carga RLE – corrente de carga constante
Tensão de entrada (fase): 220V (+10%/-15%) – 60Hz
Potência de saída (nominal): 4kW
Tensão de saída (nominal): 200V – Bateria totalmente descarregada (180V);
Ondulação da corrente de saída (máxima): 25A