O Relatório de Construção

Faculdade de tecnologia de São Bernardo do Campo

“Adib Moises Dib”

Relatório parcial de montagem

ANDREI LEON ARIEL DINIZ CAMPOS

FABIO FRANÇA

NATAL ULISSES MATTA

SAULO MARTINS DOS SANTOS

São Bernardo do Campo Setembro de 2016

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1. Construção e montagem do inversor

        Primeiramente utiliza-se um gerador de funções para obter uma onda triangular e sinal de corrente continua como modulador. Com um osciloscópio é medida a saída do circuito e conforme varia a onda triangular o pulso de saída sofre alterações. O resultado obtido é dentro do esperado. Esse experimento deu-se na residência de um dos integrantes do grupo.

        Devido a impossibilidade do controle de amplitude detectou-se que não deve ser usado um transformador AC para construir o inversor. O transformador pode ser usado apenas para isolar e baixar a tensão. Para o circuito de controle de amplitude é usado um amplificador operacional, que é componente eletrônico, com ganho ajustável e um outro amplificador operacional para obter dois sinais com defasagens de 180 graus. A essa configuração dá se o nome de configuração push pull.

        A partir daí são inseridos os IGBT’s (Insulated Gate Bipolar Transistor - Transistor Bipolar de Porta Isolada), junto ao circuito de configuração push pull, para obter a frequência de 60 Hz. Entretanto, a onda portadora de 27 kHz está presente junto da onda de 60 Hz, sendo assim é necessário filtra-la. Outro problema é que a frequência de 27 kHz resulta em apito do transformador e o sobreaquecimento dos IGBT’s.

         Para eliminar os 27 kHz gerados pela onda portadora é construído um filtro passa baixas, com a frequência de corte superior igual a 1 kHz, para isso foi usado um circuito LC, como visto na figura 3.2

Figura 3.2 – Filtro passa baixas com circuito lc

[pic 1]

Fonte: Autoria própria, 2016.

        Na construção do gerador de onda triangular foram utilizados dois amplificadores operacionais, inicialmente por ser de fácil acesso é testado no simulador o LM741. Devido ao seu baixo slew rate que é de (0,7V/µs) é descartado logo após o teste. Em seu lugar é testado o LF351 (13V/ µs) com sucesso. Essa simulação com LF351 é ilustrada na figura 3.3, onde a saída do U1 é a onda quadrada e a saída de U2 a onda triangular.

Figura 3.3 – Simulação do LF351 [pic 2]

Fonte: Autoria Própria, 2016.

        Entretanto, a construção com o LF351 apresenta alguns problemas, entre eles a onda quadrada usada para produzir a onda triangular, não teve um bom desempenho nas rampas de subida e descida, gerando uma saída de onda não quadrada, conforme ilustra a figura 3.4.

Figura 3.4 – Saída do gerador de onda quadrada

[pic 3]

Fonte: Autoria própria, 2016.

        Em seguida, fez-se a adição de um segundo amplificador LF351 ao circuito sem realimentação, com ganho de 100 V/mV máximo. Assim, o problema  é resolvido e é gerado uma onda quadrada quase perfeita, conforme ilustra a figura 3.5.

Figura 3.5 – Saída do gerador de onda quadrada com 2 LF351.

[pic 4]

Fonte: Autoria própria, 2016.

        O circuito do gerador de onda quadrada acabou sendo constituído de dois LF351, como o mostrado na figura 3.6, sendo a saída de U1 a onda quadrada.

        

Figura 3.6 – Gerador de onda quadrada.

[pic 5]

Fonte: Autoria própria, 2016.

        O gerador de onda triangular mesmo com o LF351 não apresenta uma saída perfeita. A forma logarítmica de carga e descarga do capacitor ainda aparece. Não há informação se isso vai afetar o inversor como um todo. A saída do circuito é ilustrada na figura 3.7.

Figura 3.7 – Saída do gerador de onda triangular

[pic 6]

Fonte: Autoria própria, 2016.

        

        O circuito completo do gerador de onda triangular possui o gerador de onda quadrada saída do U1, adicionado em seguida um circuito que transforma essa onda quadrada em onda triangular na saída de U3. O circuito completo é ilustrado na figura 3.8.

Figura 3.8 – Circuito completo do gerador de onda triangular de 27 kHz

[pic 7]

Fonte: Autoria própria, 2016.

        Após a construção do circuito de onda triangular é preciso verificar a amplitude de saída da onda triangular. Para isso ajusta-se os valores das resistências ilustradas na figura 3.8 denominadas R4 e R5 para obter uma tensão de 38 Vpp com boa linearidade e pequena distorção no pico negativo, que é essencial para o bom funcionamento do inversor. Os respectivos valores são de 2,7 kΩ e 15 kΩ.        

        Acrescentando o gerador de onda triangular construído ao inversor na configuração push pull e dois IGBT’s é verificado que a saída dele apresentava onda quadrada de 27 kHz mesmo sem a senoide de 60 Hz, ou seja, há um insucesso ao se utilizar dessa forma para a construção do inversor.  Com a montagem no simulador do circuito é observado esse problema.

        O inversor então é mudado para a configuração em ponte sendo usado quatro IGBT’s nela, para o teste da nova configuração é usado uma carga resistiva que possui uma forma de onda praticamente senoidal gerada com a portadora de 27 kHz que pode ser observada na figura 3.9.

Figura 3.9 – Saída do transformador com f portadora = 27 kHz

[pic 8]

Fonte: Autoria própria, 2016.

        A figura não mostra a onda portadora na saída do transformador, isso demonstra que os IGBT’s utilizados não respondem a frequência de 27 kHz, gerando um insucesso e a não continuidade do projeto com essa frequência.

        Com isso o através do potenciômetro do circuito mudou-se a frequência do gerador de onda triangular para 2,7 kHz e com isso verifica-se a onda portadora na saída, o que demonstra o sucesso, essa experiência foi feita na residência de um dos membros e tem seu resultado mostrado na figura 3.10.