Controle de Retificadores Monofásicos: ½ Onda com Cargas R e L, Notas de aula de Engenharia Elétrica

Baixe Controle de Retificadores Monofásicos: ½ Onda com Cargas R e L e outras Notas de aula em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity!

Retificadores monofásicos controladosRetificadores monofásicos controlados

Nikolas Libert

Aula 6

Eletrônica de Potência ET53B

Tecnologia em Automação Industrial

Retificador de ½ onda

Retificador monofásico controlado de ½

onda

 (^) Vantagens:

• (^) Simplicidade.
• (^) Número de componentes.
• (^) Custo.

 (^) Desvantagens:

• (^) Baixo fator de potência.
• (^) Compromete qualidade da energia.
• (^) Corrente assimétrica na entrada.
• (^) Filtros maiores em relação ao de onda completa.

Retificador de ½ onda – Carga Resistiva

iS R

vS

vE(ωt) (^) iG

v

ωt

ωt

iG

vS

α π 2π 3π

iS

● Intervalo entre 0 e α: Tensão positiva sobre o SCR, mas ele não conduz.

● Instante α: Pulso de corrente aplicado à porta do SCR. Início da condução.

● Intervalo entre α e π: O SCR continua conduzindo. Mesmo com a extinção

da corrente iG.

● Instante π: SCR para de conduzir pois a corrente iS chega a zero.

Retificador de ½ onda – Carga Resistiva

vE

ωt

ωt

iG

vS

α π 2π 3π

iS

vp

Tensão Média: vSmed =

2 π

∫ α

π v (^) E (ω t ) d ω t

vE (ω t )= v (^) p sen (ω t )

iS R

vS

vE(ωt) (^) iG

vSmed =

v p

[^1 +^ cos^ (α)^ ]

Retificador de ½ onda – Carga Resistiva

vE

ωt

ωt

iG

vS

α π 2π 3π

iS

vp

Corrente Média: iSmed =

2 π

∫ α

π i (^) S (ω t ) d ω t

vE (ω t )= v (^) p sen (ω t )

iS R

vS

vE(ωt) (^) iG

iSmed =

v p

2 π R

[^1 +^ cos^ (α)^ ] i (^) Smed =

2 π

∫ α

π (^) v E (ω^ t^ ) R

d ω t

Retificador de ½ onda – Carga Resistiva

v

ωt

ωt

iG

vR

α π 2π 3π

iR

vp

iSef = Corrente Eficaz:

2 π ∫α

π i^2 S^ (ω t ) d ω t

vE (ω t )= v (^) p sen (ω t )

i Sef =

v p

√^2 R^ √^

sen ( 2 α)

i (^) Sef =

2 π ∫ α

π

v (^) p

R )

2 sen^2 (ω t ) d ω t

i (^) Sef =

2 π ∫α

π

[

v (ω t )

R ]

2 d ω t

Potência média: P^ S =^ R ⋅ i^ Sef

2

Retificador de ½ onda – Carga RL

R

iS

vS

vE(ωt) (^) i G

L

vE

ωt

ωt

iG

vS

α π 2π 3π

iS

β

Com carga indutiva:

• A corrente cruza o zero depois da tensão
  • O SCR continua a

conduzir mesmo quando a tensão é

negativa.

• Haverão tensões negativas na carga.

Retificador de ½ onda – Carga RL

R

iS

vS

vE(ωt) (^) i G

L

vE

ωt

ωt

iG

vS

α π 2π 3π

iS

β

vp

vSmed =^1^ Tensão Média: 2 π ∫ α

β v (^) E (ω t ) d ω t

vE (ω t )= v p sen (ω t ) v^ Smed =^

v p

( cos^ α−^ cos^ β^ )

Retificador de ½ onda – Carga RL

• Corrente eficaz

φ= atan ( ω L R )

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0

0,

0,

0,

0,

1,

1,

1,

o o

o

o

o

o

o

o

Ief*

α

ISef =

Ief^ ***** ⋅ v (^) p

√ R^^2 +(ω^ L^ )^2

Retificador de ½ onda – Carga RL

 (^) Exemplo: Qual a corrente eficaz na saída se α=60°?

220 V

60 Hz

100 mH

S^ i

R.: ISef=4,79 V R.: PS=229,44 W

Retificador de ½ onda – Diodo de roda livre

R

iS

vS

v(ωt) (^) i G

L

vE

ωt

ωt

iG

vS

α π 2π 3π

iS

β

• Quando a tensão no SCR fica negativa, o

mesmo entra em corte.

• A corrente iS passa a

fluir pelo diodo de roda livre.

• Deixam de haver

tensões negativas na carga.

Retificador de ½ onda – Diodo de roda livre

R

iS

vS

iG

L

vE

ωt

vS

iS

0-

0

R

iS

vS

iG

L

R

iS

vS

iG

L

Tensão Nula Tensão Tornando-se Negativa Tensão Negativa

Retificador de ½ onda – Ângulo de condução β

 (^) A equação que relaciona α, β e ϕ é complexa.

• (^) Não há solução analítica para β.

(impossível isolar β)

 (^) É necessário obter β numericamente.

 (^) O ábaco de Puschlowski facilita a obtenção do ângulo

de extinção.

Cálculo do ângulo β de extinção da

corrente na carga.

Ábaco de Puschlowski

 (^) O ábaco de Puschlowski pode ser usado para

retificadores trifásicos e monofásicos.

 (^) É válido para uma carga RLE genérica.

R

v(ωt)

L

E

cos φ=

R

√ (^ R^ (^2) +ω (^2) L (^2) ) a =

E

v (^) p

α (^) 1 = {

α , se m = 1, ou 2 α+ 30 ° , se m = 3 α+ 60 ° , se m = 6

β (^) c = 2 π m

+α (^) 1

Parâmetros do ábaco:

m : número de pulsos do retificador (meia onda: m=1, onda completa: m=2, três pulsos: m=3, seis pulsos: m=6)

βc : ângulo de condução crítico (para ângulos maiores a corrente nunca chega a zero na carga)