Capítulo 3 Circuitos retificadores com diodos

Transcrição

1 Capíulo 3 Circuios rificadors co diodos. nrodução ão convrsors CA-CC co nsão édia d saída fixa para nsão ficaz d nrada abé fixa. TFCADO Os diodos srão considrados DA: rr sg v D ols condução

2 . Diodos co cargas C Diodos co carga capaciiva (C v C ( Fig. 3. C i( p/ > ( C vc p/ > dvc ( d C τ Diodos co carga induiva ( i( Fig. 3. ( τ i p/ > di( d τ τ v ( p/ >

3 Diodos co carga induiva ( Fig. 3. Ua vz rgi prann, s abr, o induor induz ua ala nsão sobr a chav o diodo, podndo danificá-lo. (Wi / p/ i d rgi prann. olução: nsrção do diodo d roda livr (fr whling aniparallo co a carga induiva, confor figura a sguir. Diodos co carga induiva ( ibração da nrgia araznada no induor, caso a chav abra. Diodo d roda livr (frwhling

4 3. Diodos co cargas C C Diodos co carga C Chav fcha sg v C ( + i( + A Carga C Fig. 3.4 ( Psn( p/ i( C sn ( cos( p/ A parir d nada uda v ( O qu aconcria s C ( + C? C Chav fcha sg v C ( + i( + A Diodos co cargas C s, ± C α ± Carga C Fig. 3.6 α s s s α α > α < i( i( ( A + A i( A p / p / s s s + A α ( A cosr + A snr p / r α

5 H C.5µ F 6Ω Diodos co cargas C C x 3.3 c ( α/( α rad s C rad s 5 / 4 / o / / α< o (subaorcido A, pois i(. i( α A sinr di r cosr A α α sin r A α d di r A d A.A r r i(.sin Tpo d condução: 34.7µ s r Diodos co cargas C C x ( 965 Fig. 3.7

6 4. Diodos d couação (fr-whling D Diodo d roda livr (fr-whling diod Fig. 3. i f 4. Diodos d couação (fr-whling Modo ( < < : i( τ > 5τ: i( i ( τ Modo ( > : i( ( τ for al qu ( - > 5τ: i(

7 6. ificadors onofásicos d ia-aonda Convrsor CA sinal pulsan (unidircional v s > D conduz v s < D cora Carga Corrn édia aior qu zro Fig. 3.4 daln s dsja: 7. Parâros d dspnho (d rificadors Tnsão d saída s harônicas (DC ou CC pura Corrn snoidal no circuio d nrada fas co a nsão d nrada (fp Fig. 3.5

8 Parâros d dspnho a alor (cc da nsão d saída (na carga, ou cc ou dc b alor (cc da corrn d saída (na carga, ou cc ou dc c Poência édia (cc d saída, P ou P cc ou P dc : P dc dc dc d alor ficaz (M da nsão d saída (na carga, M alor ficaz (M da corrn d saída (na carga, M f Poência CA (ou AC d saída, P CA : P ca M M Parâros d dspnho g ficiência (é ua figura d ério: Duas coponns na nsão d saída: v alors ficazs: ( rippl ca dc + saída saída M dc P η P nsão ficaz do rippl ca dc ca Obs. É ua ficiência da rificação: no caso idal η. Coponn, v rippl (, co édia nula valor ficaz ca ca M dc

9 Parâros d dspnho h Faor d fora: FF M dc É ua dida da fora da nsão d saída (idaln dvria sr uniário, i Faor d ondulação (rippl: F ca dc É ua dida do conúdo da ondulação (idaln dvria sr nulo. Coo: ca M dc F M FF dc Parâros d dspnho j Faor d uilização do ransforador: Pdc TUF nsão ficaz no scundário do ransforador corrn ficaz no scundário do ransforador daln dvria sr uniário, as na práica é nor qu. O valor /TUF indica o quano o ransforador dv sr suprsiado. k Faor d dslocano: DF cosφ ø ângulo d dslocano nr as coponns fundanais d nsão corrn d saída do ransforador.

10 Parâros d dspnho l Faor harônico da corrn d nrada: HF valor ficaz da coponn fundanal da corrn d nrada (scundário valor ficaz da corrn d nrada (scundário Tabé nndido coo Disorção harônica oal, DHT. (THD Toal Haronic Disorion. daln dvria sr nulo. Parâros d dspnho Faor d poência d nrada (no scundário: n Faor d crisa: FP cosφ cosφ i( CF pico Poência aiva Usado no dinsionano do diodo. xrcício: (x. 3.6 do livro Avaliar o rificador onofásico d ia onda. brando qu: M dc T T T T v ( d v ( d Obs. ivro na dição poruguês.

11 Parâros d dspnho P P η dc dc dc ac rs rs P dc ac rs + - dc Pac FF F rs F dc ac dc rs dc FF Pdc TUF DF cosφ s s s s s HF s s s PF cosφ cosφ CF s ( pak Corrigir no livro ificadors onofásicos d ia-onda ( Co Carga o ( dc sin θ dθ o( dc o ( rs d o( rs sin θ θ θ

12 ificadors onofásicos d ia-onda Carga s Assuiros / > T/ v O v +v D δ Fig. 3.6 A corrn i O ( D s arasa rlação a v ( D abé conduz aé + σ δ ificadors onofásicos d ia-onda Carga Para v (: D di ( v ( d Para v O ( v ( + v (: v T i σ ( ( + sn d [ cos( + σ ] di ( ( i v d d T T d T i [ cos( + σ ] Para i (: ( ( di ( σ co áxio para σ

13 ificadors onofásicos d ia-onda Carga v O v +v s Coo calcular σ? coτ / (j + j dio ( + io ( sn( d ( io sn( θ + A + θ an / τ ( sn( θ i O ( A - sn( θ i ( O / ( sn( θ + τ sn( θ i O ( sn( δ θ δ τ sn( θ co δ δ + σ σ δ δ τ sn( δ cos( θ sn( θ cos( δ sn( θ Pod sr rsolvida nurican θ, τ conhcidos δ incógnia σ δ - ificadors onofásicos d ia-onda Carga Co D Quda d corrn é xponncial Co D, σ : Fig. 3.6 Não ocorr nsão ngaiva sobr a carga ocorr chavano dos diodos p/ < < a corrn cai xponncialn. / é alo i O é conínua, s baixo é dsconínua.

14 ificadors onofásicos d onda copla Carga Co carga : Dois diodos Transforador co drivação no scundário Não há corrn CC fluindo no sc. no ransforador (s sauração do núclo Fig. 3.8 ificadors onofásicos d onda copla Carga o ( dc sin θdθ o( dc o ( rs d o( rs sin θ θ Fig. 3.8 Co carga : Tnsão édia duas vzs aior qu a do circuio rificador d ia onda Tnsão d pico invrsa nos diodos

15 ificadors onofásicos d onda copla ( pon Carga Co carga : v > D D conduz (D 3 D 4 bloquados v < D 3 D 4 conduz (D D bloquados Tnsão d pico rvrsa cada diodo val Corrn édia no sc. do ransforador é nula Maior ficiência Fig. 3.9 ificadors onofásicos d onda copla ( pon Carga o ( dc sin θdθ o( dc d o( rs o( rs sin θ θ Fig. 3.9

16 ificador d ia onda d onda copla - coparação brando: o ( dc sin θdθ o( dc d o( rs o( rs Mia onda sin θ θ o ( dc sinθdθ o( dc d o( rs o( rs Onda copla sin θ θ xrcícios: fazr os xplos: do livro xo. Par Apnas ros cossnoidais éri d Fourir : v + n { a cos( n + b sn( n } n n Carga: Moor CC ificadors onofásicos d onda copla x. 3. Corrn na aradura consan rgi prann ( u ciclo da snóid (dvido à ala induância da aradura i Fig. 3.

17 ificadors onofásicos d onda copla x. 3. i + n { a cos( n + b sn( n } n n a b n n ( ( i d i ( cos( n d( 4 4a i ( sn( n d( n a,9 a a p/ n ípar HF, , 43%,9 φ DF cosφ FP cosφ,9 (induivo ificador onofásico d onda copla co carga Co carga rsisiva: v ( i ( ê a sa fora Co carga induiva ( isso não ocorr Algua nsão rsidual consan. x: nsão ua baria ou força conra-lrooriz u oor CC Fig. 3.

18 ificador onofásico d onda copla co carga v ( sn sn p/ di ( q. Dif : + i( + d olução (para > : i ( + j θ an ( sn + ( Dois casos: i ( conínua i ( dsconínua ( / ( θ + A sn i ( Fig. 3. i ( sn ificador onofásico d onda copla co carga ( / ( θ + A, para > Caso : i ( conínua i ( > para Cálculo d A : s i ( para ou Assi ( ( i ( sn( θ + + sn( θ, para > rgi prann A + ( θ ( ( i ( i ( ou i ( i( ( ( + sn( θ ( ( co sn

19 ificador onofásico d onda copla co carga ( ( ( ( ( co + sn θ ( ( ( θ sn A + ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( θ θ sn sn A + ( ( ( ( sn sn i + para, ( ( / θ θ Finaln ificador onofásico d onda copla co carga Caso : i ( flui apnas para β α ( ( para, ( / > + A sn i θ nício da condução sn α ( α α i ogo ( ( ( α θ α sn A ( ( ( ( para, ( > + sn sn i α θ α θ Assi sn α

20 ificador onofásico d onda copla co carga ( ( α i ( sn( θ + sn( α θ, para > β i β i β sn ( ( β θ + sn( α θ ( ( α β β pod sr obido nurican ificação onofásica d onda copla: Fundanal a f Hz. ificação polifásica srla d q fass: Fundanal a qf Hz. ificadors polifásicos srla Transforador co nrolanos polifásicos no scundário q rificadors onofásicos d ia-onda Ângulo d condução d cada diodo: /q Fig. 3.4 Tnsão corrn na carga ê coponns conínuas.

21 ificadors polifásicos srla para - q q / q o ( dc cosθ dθ / q q sin q / q o ( rs cos / θ dθ q q + sin q q cada diodo: corrn áxia: / Corrn ficaz na carga: O(rs / Fig. 3.4 ificador rifásico (q3 pon Carga v Fig. 3.5 ificador co opologia pon rão grados sis pulsaçõs cada ciclo da rd quência d condução dos diodos:, 3, 3 4, 4 5, 5 6, 6,,... brando qu: nsão d linha (fas-fas 3 fas

22 ificador rifásico pon Carga nido d anális Apliud da nsão d fas: Tnsão d fas Tnsão d linha Ngaivo da nsão d linha Fasors (nsõs d fas d linha ificador rifásico pon i d i a / 6 o ( dc 3 cosθdθ / / q o ( rs 3 cos / θdθ q (q /3 + Fig. 3.6

23 ificador rifásico pon 3 Na carga: No scundário do ransforador: sn d 784, 6 6 ( ( cos r sn d, ( ( cos No diodo a corrn ficaz val: P 3 P: pk invrs volag rificar isso! ificador rifásico pon Carga Fig. 3.7 sin 3 3 sin ab ab o o ab o v for di i for i d + + ( ab nsão ficaz d linha X X X X

24 ificador rifásico pon Carga dio + io + ab sin for io d i ( θ A ab ( / o sin + ( + θ an ( / Caso : condução conínua (i o ( > Caso : condução dsconinua (i o ( abé assu valor nulo Obs. As análiss são slhans às fias para o rificador onofásico co carga Projos d circuios rificadors alors noinais dos diodos no projo dos rificadors: Corrn édia Corrn ficaz Corrn áxia Tnsão d pico invrsa (P

25 Filro CC (passa-baixas, C C : Projos d circuios rificadors Fig. 3.9 Filro CA (na nrada do rficador C : A corrn coné harônicas Fig. 3.3 Projos d circuios rificadors x. 3.7 ificador rifásico pon Carga alan induiva dio 6A (na carga Ondulação dsprzívl Alinação co conxão srla Tnsão d fas d rs a 6Hz spcificaçõs dos diodos? Corrn áxia: dmax 6A Corrn édia: d 6/3 A P 3 3* * 94 Corrn ficaz: dio r diod( 34, 64A 3 3 Fig. 3.3 Corrns nos diodos

26 Projos d circuios rificadors x. 3. cundário: M a 6Hz 5Ω Capacior d filro (a Drinar C al qu o faor d ondulação sja nor qu 5% (b Co o valor d C, calcular a nsão édia na carga. Projos d circuios rificadors x. 3. Fig. 3.33

27 Projos d circuios rificadors x. 3. Quda xponncial v ( > v C ( (D D ou D 3 D 4 conduz Capacior é carrgado v ( < v C ( (D D D 3 D 4 cora Capacior s dscarrga sobr Cin v C ( Cax Aproxiação: onda riangular (dn d srra po d carga po d dscarga Projos d circuios rificadors x. 3. Na dscarga, s v C ( v ( O io ( r( pp C C C Por Taylor x C C ( x p/ x pquno p/ << C C r( pp C Co >> T f r( pp ca F ca fc r( pp 4 fc ( 4 fc para F,5 C 75µ F para C 75µ F r( pp Aproxiação 53, µ 4 fc

28 Tnsão d saída co filro C do lado da fon (ransforador : filro CA C uio grand ( aprox. consan dc Diodo conduz para v s > ( α β x > snα α sn α sn x i Fig Tnsão d saída co filro C No induor: di sn( d i ( λ α / ( sn( λ dλ ( cosα cos( ( α p/ α β /, i cos β + xβ cosα + xα (cosα cos β x( β α β calculado nurican (d fora iraiva

29 Tnsão d saída co filro C Coo: i ( ( cosα cos( ( α Para, -s corrn áxia aravés do rificador (diodos quência d anális: PCO D ond s obr Dado x / α β Corrns noralizadas no rificador (diodos: i ( áx PCO M PCO dio β α M β α i ( d( i ( d( Dpndnd apnas d x