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21 Set

Controlador de Potência, o que é? Como funciona?

Postado por Sammuel Miranda 0 comentário(s)

Forno electroarco na fábrica metalúrgica

O Controlador de Potência é um equipamento destinado ao controle de nível de energia entregue a uma carga, para processos em geral, envolvendo cargas resistivas e indutivas, monofásicas, bifásicas ou trifásicas, podendo ser empregado em controle de temperatura, iluminação, fornos industriais, estufas, injetoras, extrusoras, primário de transformador, etc.

O controlador recebe sinal de entrada analógico proveniente de um processo (exemplo: controlador de temperatura), potenciômetro ou CLP. Em função deste sinal analógico de entrada, o controlador modula o tempo de condução dos tiristores, variando a tensão eficaz para a carga, adequando o nível de energia requerido por ela.

Desta forma, a carga recebe energia, cujo valor médio é proporcional ao nível de sinal analógico de entrada. Este sinal analógico pode ser controlado por tensão (0 a 5V / 1 a 5V / 0 a 10V) ou por corrente (4 a 20mA / 0 a 20mA), pode-se utilizar também um simples potenciômetro para controlar o nível de potência na carga, já que o módulo possui saída 5V ou 10V auxiliar.

Com este sistema, quando em aplicação de controle de temperatura, consegue-se obter excelente estabilidade na temperatura controlada, baixa flutuação dela em regime de operação normal, muito superior aos tradicionais sistemas de controle on-off.

Controladores de Potência vs Controle On-Off

As vantagens de se utilizar controladores de potência em relação aos sistemas convencionais On-Off que utilizam contatores são inúmeras. Entre outras, as principais são:

  1. Em aplicações em que a carga é um banco de resistências isolado galvanicamente por um transformador ou em sistemas com cargas indutivas, as correntes máximas são muito menores com a utilização de controladores de potência. Já nos sistemas convencionais On-Off, durante o evento “ON”, os contatores se atracam e há uma elevada corrente de pico (Inrush), refletido ao secundário, onde estão o banco de resistências, diminuindo a vida útil das resistências. O mesmo ocorre no desligamento, na abertura de carga indutiva, a sobretensão do primário é refletida no secundário, diminuindo a vida útil das resistências. Por esse motivo, os sistemas de controle de potência por ângulo de fase onde há um primário de transformador são integrados com programação de uma rampa de aquecimento feita por um CLP. A corrente enviada fica constante e sem flutuações, mantendo a temperatura, o que eleva a vida útil do sistema e resistências. Inclusive, não sacrifica a rede de alimentação do cliente com altas correntes de “inrush” em função dos inúmeros eventos de on-off inerentes dos sistemas convencionais.
  2. Com o Controlador de Potência, pode-se obter precisão de temperatura, além da constância de temperaturas muito melhores que com os sistemas convencionais On-Off.
  3. Contatores convencionais para controle por sistema On-Off tem vida útil reduzida devido à alta frequência de manobras/chaveamentos e exigem manutenções periódicas, o que não é exigido com os Controladores de Potência. Desta forma, não causa paradas de produção para manutenções corretivas.
  4. Queimas constantes das resistências, é praticamente zero com a utilização dos controladores de potência.

Tipos de Comando do Controlador de Potência

Os controladores de potência possuem dois tipos de comando: “Trem de Pulso” e “Ângulo de Fase”.

Comando por “Trem de Pulso”

O sistema de controle “Trem de Pulsos” modula a largura dos pulsos, proporcionalmente ao sinal de entrada, sendo também associado ao sistema “Zero Crossing”, que sincroniza o disparo dos tiristores com a passagem da senóide por zero volts, evitando assim, o surgimento de transientes indesejáveis no circuito. O esquema abaixo ilustra a atuação e operação deste tipo de controle para se manter a potência constante na carga.

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Sinal de comando e atuação na saída do Controlador de Potência Varixx “Mykron”.

Inerente ao princípio de funcionamento da categoria de atuação do comando, o “Trem de Pulso” é indicado para cargas resistivas com aplicação de aquecimento geralmente. Não é indicado para sistemas de iluminação ou sistemas que necessitem fornecimento contínuo de energia, já que para esta categoria de controle é fornecido pacotes de energia à carga. Este tipo de controle oferece um melhor fator de potência por não recortar a forma de onda da tensão, não gerando harmônicos ou ruídos na instalação elétrica.

Controle por “Ângulo de Fase”

No sistema “Ângulo de Fase”, o controle de potência é executado a cada semiciclo da rede. O disparo dos tiristores se dá quando a forma de onda atinge o ângulo de fase determinado pelo sinal de controle na entrada, enviando para a carga parte de cada semiciclo. A figura abaixo ilustra a atuação e operação deste tipo de controle para se manter a potência constante na carga.

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Sinal de comando e atuação na saída do Controlador de Potência Varixx “Mykron”.

De fato, o controle de temperatura por variação da tensão eficaz e consequente controle da potência por controladores de potência estáticos, independente da técnica de controle, trazem inúmeras vantagens. Além de possibilitar menor variação da temperatura em relação ao setpoint, também reduzem drasticamente a manutenção de resistências e substituição de contatores eletromecânicos utilizados em sistemas on-off.

CATEGORIA(S): Notícias Destaques

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