Chaveador automático de transferência - CAT

Abstract

Este trabalho tem por objetivo desenvolver um sistema de chaveamento de fontes de energia da rede para fonte auxiliar em uma velocidade de comutação maior do que os equipamentos existentes no mercado. A introdução explana a necessidade de sistemas eletrônicos cada vez mais eficientes, sustentáveis e baixo custo de produção para atender o mercado com ascendente exigência diante da globalização, pelo qual, o tempo é determinante para a competitividade, destacando os atuais chaveadores e suas características. Genericamente os chaveadores comerciais possuem 431,8 mm X 228,6 mm X 45,72 mm de dimensões físicas e realizam a comutação em 19 ms. Perante o exposto e a partir de uma pesquisa de natureza aplicada e exploratória, o funcionamento e o comportamento dos circuitos eletrônicos na rede elétrica, a coleta de dados dos chaveadores disponíveis comercialmente no mercado e a pesquisa bibliográfica são eixos estruturantes para o desenvolvimento e prototipagem de um chaveador automático de transferência capaz de realizar a comutação de energia da rede para a fonte auxiliar em 10 ms e com 130 mm X 150 mm X 60 mm de dimensões físicas. Para otimizar o tamanho e diminuir o tempo de chaveamento, foi usado o microcontrolador PIC18F4520 por ter uma biblioteca com variadas ferramentas e alta velocidade de resposta, e transistores MOSFET para o chaveamento dos polos negativo e positivo do dispositivo, por serem compatíveis com cargas de alta potência e também o rápido tempo de resposta. O código fonte foi desenvolvido no software MikroC e transferido para o circuito montado no Proteus. As simulações ocorreram com níveis de tensão de 12 Vcc para a rede e 8 Vcc para a bateria com o objetivo de demonstrar o chaveamento, e a chave SW1 foi usada para simular a queda de energia. Embora não fosse possível realizar a demonstração dos tempos de comutação por instrumentos visuais, as reduções foram comprovadas pelo datasheet dos MOSFET, e os cálculos para dimensionamento dos ciclos de máquina do microcontrolador PIC 18F4520.

The objective of this work is to develop a switching system from grid power sources to auxiliary source at a switching speed higher than existing equipment on the market. The introduction explains the need for electronic systems that are increasingly more efficient, sustainable and with low production cost to meet the market with a rising demand from globalization, for which time is decisive for the specialty, highlighting the current switches and their characteristics. Generally speaking, commercial switches have 431.8 mm X 228.6 mm X 45.72 mm physical dimensions and perform switching in 19 ms. In light of the foregoing and based on applied and exploratory research, the operation and behavior of electronic circuits in the electrical network, data collection from commercially available switches and bibliographic research are structuring axes for the development and prototyping of an automatic transfer switch capable of switching power from the mains to an auxiliary source in 10 ms and with physical dimensions 130 mm X 150 mm X 60 mm. To optimize the size and reduce the switching time, the PIC18F4520 microcontroller was used because it has a library with varied tools and high response speed and MOSFET transistors for switching the negative and positive poles of the switch, as they are compatible with high power loads and also the fast response time. The source code was developed in MikroC software and transferred to the circuit assembled in Proteus. The simulations took place with voltage levels of 12 Vdc for the network and 8 Vdc for the battery in order to demonstrate the switching, and switch SW1 was used to simulate the power failure. Although it was not possible to demonstrate the switching times by visual instruments, how reductions were confirmed by the MOSFET datasheet, and the calculations for sizing the machine cycles of the PIC 18F4520 microcontroller.