63ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

ESTUDO E DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO DE ALIMENTAÇÃO UNIVERSAL E DE ALTA EFICIÊNCIA COM RECONHECIMENTO DE LÂMPADAS FLUORESCENTES DE DIFERENTES POTÊNCIAS

Maikel Fernando Menke 1 Álysson Raniere Seidel 1,2 Juliano de Pelegrini Lopes 1 Marcelo Freitas da Silva 1 Fábio Ecke Bisogno 1

1. Universidade Federal de Santa Maria - UFSM 2. Prof. Dr./ Orientador - Colégio Técnico Industrial de Santa Maria- UFSM

INTRODUÇÃO:

Aproximadamente 25% da energia elétrica gerada é destinada a sistemas de iluminação artificial, deste percentual, cerca de 80% é consumido por lâmpadas fluorescentes (LF). Quanto à alimentação dessas lâmpadas, em comparação aos reatores eletromagnéticos, os reatores eletrônicos (RE) proporcionam um aumento no fluxo luminoso para uma mesma potência, aumentando a eficiência do sistema. Devido à variedade de potências e de tipos de LF´s, e ainda diferentes tensões de alimentação dependendo da região, é assim necessário para cada caso um RE devidamente projetado, onde qualquer incompatibilidade entre RE e LF pode causar danos ao RE e/ou LF. Atualmente com a danificação da lâmpada, principalmente da LF compacta, leva ao descarte do RE, gerando lixo eletrônico. Assim, pretende-se implementar a topologia de um RE com alimentação universal, correção de fator de potência (CFP) e reconhecimento de LF´s, tornando o sistema versátil, e que se projetado adequadamente poderá ter uma maior vida útil, o que justifica seu provável maior custo, comparado com os RE comerciais.

METODOLOGIA:

O trabalho realizado é baseado inicialmente na revisão bibliográfica e seleção de topologias que atendam a proposta do trabalho. A partir da seleção e desenvolvimento de uma topologia adequada, projeta-se um RE para atender cada característica proposta, seguido de simulação e da implementação de protótipos. O RE com entrada universal consiste no RE auto-oscilante, no qual foi inserido um circuito auxiliar de forma a realizar o controle do tipo feedfoward, para que com aumento/redução da tensão de alimentação, a frequência de comutação do inversor aumenta/diminui mantendo a potência nominal da LF, que é compensada através do ganho do filtro ressonante (LCC) para diferentes frequências. Para o reconhecimento da LF, faz-se a análise das características elétricas das LF´s e dos parâmetros do filtro LCC, onde se percebe uma relação entre frequência, potência da LF e da defasagem angular na entrada do inversor, onde, conforme a literatura, um método de detecção de LF tendo em vista características de envelhecimento da LF e que relaciona os parâmetros do filtro LCC citados é o método Phase-locked loop (PLL) associado ao reconhecimento de uma frequência de operação do RE para cada tipo de LF.

RESULTADOS:

Para a etapa de entrada universal, obtiveram-se bons resultados, em que ao variar-se a tensão de entrada a potência da LF manteve-se próxima da nominal. Isto foi possível com o emprego de um circuito auxiliar na topologia bem conhecida do RE auto-oscilante. Para a etapa do reconhecimento da LF, fez-se necessário uma revisão detalhada da literatura e a análise das características das LF´s e do filtro LCC, em que se verificaram possíveis soluções para o reconhecimento de LF. Medidas experimentais para diversos projetos de filtros ressonantes foram realizadas e observou-se uma relação definida entre potência da LF, ângulo de defasagem e frequência de operação. Assim, a técnica Phase locked loop é um método para atender a função de reconhecimento da LF. Na etapa de CFP Circuitos Integrados dedicados como o L6562 são utilizados, ainda, o filtro Valley-fill modificado deve ser melhor analisado para atender os requisitos do RE proposto e da LF.

CONCLUSÃO:

O RE auto-oscilante com entrada universal foi implementado e apresentou características adequadas para a entrada universal de tensão mantendo a potência da lâmpada mesmo para grandes variações de tensão de entrada. O reconhecimento de LF através do método PLL ainda necessita de melhores resultados, porém verificou-se que se trata de uma forma de reconhecimento de LF adequado para tal situação. A integração do RE auto-oscilante que apresente estas características, com CFP, reconhecimento de LF constitui-se na maior dificuldade de consolidação do projeto. No entanto, benefícios ambientais são obtidos quando os reatores eletrônicos de maior durabilidade são fabricados, além da possibilidade de reciclagem quando no seu projeto esse aspecto for considerado. Estes benefícios podem justificar o maior custo do RE proposto.

Palavras-chave: Reator Eletrônico, Lâmpadas Fluorescentes, Phase Locked Loop.