O documento descreve circuitos retificadores trifásicos controlados utilizando SCRs. Os retificadores trifásicos controlados fornecem tensão média DC aumentada e menor conteúdo harmônico na saída em comparação aos retificadores monofásicos. O documento explica o funcionamento de SCRs e como eles podem ser usados para controlar a tensão de saída do retificador variando o ângulo de disparo. Gráficos demonstram as formas de onda das tensões de entrada e saída do circuito retificador tri

1. RETIFICADORES TRIFÁSICOS CONTROLADOS
Os circuitos trifásicos geralmente são mais adequados quando uma grande
quantidade de potência está envolvida. Dessa forma, mesmo as cargas monofásicas de
alta potência em corrente contínua comumente são alimentadas por meio de
retificadores trifásicos. Entre os retificadores trifásicos, o de ponte completa controlado
provavelmente é o mais utilizado conversor de eletrônica de potência para aplicações de
média e alta tensão.
Tais retificadores obtêm uma tensão DC com um menor conteúdo harmônico,
logo de filtragem mais simples. São largamente utilizados em sistema de transmissão
High Voltage Direct Current (HVDC), carregamento de baterias, processos de
eletrólise, operação de motores DC, fontes de potência controlada, sistemas de
iluminação controlada e equipamentos de tração.
Chave para o controle da retificação
Tendo em vista que para produzirmos um retificador trifásico controlado,
necessitamos de chaves com essa funcionalidade de controle, utilizaremos o SCR para o
controle da retificação.
O SCR é como uma chave que pode ser controlada eletronicamente. Quando há
corrente de gatilho, a chave fecha, quando não há, a chave não fecha. Além disso, o
SCR só deixa de conduzir quando sua corrente cai à zero, seja por ausência de corrente
de anodo, seja por curto entre anodo e catodo.
O SCR é um dispositivo de três terminais; um anodo, um cátodo (como um
diodo) e um terminal adicional de controle ou gate (Fig. 1.1). É capaz de bloquear
corrente na polarização direta e reversa, sendo que na polarização direta pode tornar-se
condutor aplicando-se uma Corrente Contínua (CC) ao terminal de controle gate
denominada (IGT). A corrente IGT é a mínima corrente DC necessária para chavear o
tiristor do estado não-condutor para o estado condutor ou ligado.
Com um circuito adequado, é possível fazer com que o SCR dispare em
instantes diferentes em relação ao sinal alternado de entrada (tensão da rede) através do
controle de fase, ou seja, é possível controlar a tensão fornecida à carga e, portanto,
controlar a sua potência.

2. SCR utilizado
Como a ferramenta de simulação Multisim não apresentava alguns dos
tiritores acima, foi utilizado um SCR padrão(ideal) do programa, porém com
modificações para que o componente ficasse similar ao Tiristor 2N6237(segue em
anexo), apenas para demonstrar a funcionalidade do retificador.
Disparo por pulso de gatilho
Esta é a forma usual de disparo. Como já foi dito, quando o SCR está diretamente
polarizado e recebe um pulso positivo de corrente de gate para catodo, ele entra em
condução. O componente se manterá em condução desde que, após o processo de
entrada em condução, a corrente de anodo tenha atingido um valor superior ao limite IL
(corrente de “latching”). Sendo assim, a duração do sinal de disparo deve ser tal que
permita à corrente atingir o valor IL antes que o sinal de disparo seja retirado.
O RETIFCADOR TRIFÁSICO CONTROLADO
O funcionamento do retificador controlado é similar ao retificador não
controlado, a diferença está na entrada em condução dos semicondutores de potência.
Isto faz com que se torne possível variar o valor da tensão de saída.

3. Carga Resistiva:
- Para pequenos valores do ângulo de disparo (0º ≤ α ≤ 30º):
- Com o aumento do ângulo de disparo (30o
≤ α ≤ 150o
) existem intervalos nos quais a
tensão instantânea na saída é nula.
A tensão média na carga é dada por:
Sendo Vm o valor máximo da tensão de fase.
- Para 150o
≤ α ≤ 180º o valor médio da tensão na carga é igual a zero.
Os disparos dos tiristores devem ser sincronizados com a rede e atrasados de 30º
para possibilitar qualquer variação da tensão de saída.Porém esse pulso de gate pode ser
gerado de várias formas e também controlado pela fase em que o tiristor pode entrar em
condução, fato este, que no circuito apresentado abaixo foi utilizado para realizar o
gatilho dos SCR’s um controlador.

4. RETIFICADOR TRIFÁSICO CONTROLADO
Circuito retificador
COMPONENTES DO CIRCUITO
Fonte de tensão: O circuito é composto de alimentação trifásica, com valor de tensão
120 Vrms, com defasagem de 120º de cada fonte.
Tensão de alimentação DC: que alimenta o controlador que realiza o disparo de cada
SCR.

5. SCR ideal: Componente eletrônico utilizado para a retificação controlada, dentre os
quais foram adaptados VGT e IGT – tensão e corrente de gate, respectivamente.
Controlador de ângulo de fase: Um equipamento eletrônico responsável pelo gate dos
SCRs. Na ferramenta de simulação, Multisim, consta de apenas desse modelo para
realizar o disparo dos 3 tiristores, os outros modelos não continham saídas suficientes
para a realização da atividade.
O referido controlador consta de 3 entradas para as fases de cada gerador (fonte
AC) e uma entrada para a alimentação do componente, e possui 6 saídas em forma
temporal(tempo para o disparo dos SCRs), todas com os referidos tempos de disparo
para o 1º SCR 1.38 ms (30º), para o 2º SCR 6.94 ms (150º) e para o 3º SCR 12.5 ms
(270º).

6. Carga: puramente resistiva, componente eletrônico que é parte terminal do presente
circuito retificador.
ANÁLISE DO CIRCUITO
Com a alimentação de 127 Vrms, temos uma tensão na carga retificada de
aproximadamente 148,5. E tendo como base:
E que Vm = √ = 179.6 v
V0(AVG) = 0,827*179.6*cos0º= 148.5 v
A corrente média na carga [saída(I0(AVG))] e a corrente média no SCR((ISCR(AVG)) são:
I0(AVG) = = 148 mA
ISCR(AVG) = = 49.5 mA

7. Tensão na carga
Corrente média de saída
Corrente média no SCR
No que tange a retificação trifásica controlada, pode-se constatar essa retificação
utilizando osciloscópios, nos quais ficam demonstradas as formas de onda das tensões
de alimentação do circuito, defasadas em 120º, e a retificação do sinal que chega até a
carga. Fato esse, que pode ser verificado nos gráficos abaixo.

8. Gráfico com as formas de onda das fontes AC e a retificação trifásica controlada
Comparação do sinal da fonte com fase 0º e a onda emitida pelo retificador trifásico.
Comparativo entre as tensões trifásicas defasadas em 120º e a onda retificada(verde).

9. Os retificadores monofásicos controlados apresentam grande quantidade de
ondulações AC em sua tensão de saída DC e são limitados pela capacidade de potência
monofásica. Quando se exigem altos níveis de potência, os retificadores trifásicos
controlados são os preferidos, porque fornecem tensão média DC aumentada na saída,
bem como uma componente AC reduzida de ondulação. Em retificadores com SCRs,
esses circuitos passam a ser completamente controláveis e a tensão média de saída pode
cariar com o controle do acionamento das para as portas do SCR. Esse fato foi
comprovado, anteriormente, com a análise das tensões médias e máximas na carga e nos
SCRs.

10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AHMED, A. Eletrônica de Potência. Prentice Hall, 2000.
Ivo Barbi, Eletrônica de Potência, Editora da UFSC, 1986.
RASHID, M. H. Power Electronics Handbook. Academic Press, USA, 2001.
ELETRÔNICA DE POTÊNCIA, http://www.corradi.junior.nom.br/ELI_2011_apo.pdf