EPO Eletrônica de Potência. Capítulo 2 - Retificadores não controlados 2.1-Retificador monofásico de meia onda

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA EPO Eletrônica de Potência Capítulo 2 - Retificadores não controlados 2.1-Retificador monofásico de meia onda

2 TÓPICOS Conceitos Retificador com carga R Retificador com carga RL Retificador com carga RL e diodo de roda livre 2

3 Retificador monofásico de meia onda: carga R 3

4 Retificador monofásico de meia onda: carga R Revisão dos conceitos de valores instantâneos, médios e eficazes. Conceito de potência média, aparente e fator de potência. Especificações do retificador Determinar a tensão média de saída Calcular a corrente média na saída Especificações dos diodos: esforços de tensão e corrente. Corrente média Corrente de pico Corrente eficaz 4

5 Retificador monofásico de meia onda: carga R Especificações dos diodos: esforços de tensão e corrente. Tensão de pico Como calcular a potência da carga? 5

6 Retificador monofásico de meia onda: carga R Exercício: Seja um retificador monofásico de meia onda a diodo com os seguintes dados: Tensão eficaz da fonte: Vo = 230V Carga resistiva: 3 Ohms Calcular: Tensão média na carga Corrente média no diodo Corrente de pico no diodo Corrente eficaz no diodo Potência transferida ao resistor R Tensão de pico reversa no diodo Fator de potência visto pela fonte (considere perdas nulas nos diodos) 6

7 Retificador monofásico de meia onda: carga RL Estrutura: Formas de onda: v D1 i L v(ω t) i 1 D1 L R v L 7

8 Retificador monofásico de meia onda: carga RL A corrente de carga é obtida pela equação: Solução para il é (vide Barbi): d 2Vo sen ( ω t ) + L il ( ω t ) + RiL ( ω t ) = 0 dt 2Vo t il ( t ) = sen ( t ) sen ( ) exp 2 2 ω φ φ R + X τ onde: ω L φ = arctan R cos ( φ ) = R R + ω L τ = L R 8

9 Retificador monofásico de meia onda: carga RL A corrente na carga é composta por duas componentes: a) Em regime permanente b) Parcela transitória i L 2V = exp 2 2 φ R + X o ( t ) sen ( ω t φ ) sen ( ) t τ 9

10 Retificador monofásico de meia onda: carga RL Para que se possa estabelecer o valor médio da tensão na carga é necessário conhecer β, logo: ω t = β quando il( ω t) = 0 Solução (vide Barbi, I.): ( β φ ) + ( φ ). = 0 sen sen e β tg ( φ ) 10

11 Retificador monofásico de meia onda: carga RL 11

12 Retificador monofásico de meia onda: carga RL Tensão média na carga (RL): β 1 VLmed = 2V o sen ω t d ω t 2π 2V o V Lmed = 1 cos β 2π VLmed 0 ( ) ( ) ( ) ( ( ) ) = 0, 225. Vo 1 cos β Se Beta = 180 graus: A tensão média no indutor é nula, assim a tensão média na resistência é igual a tensão média do retificador. A indutância provoca uma redução no valor médio da tensão de saída. ( ( ) ) V = 0, 225. Vo 1 cos 180 = 0, 45. Vo = V Lmed Rmed 12

13 Retificador monofásico de meia onda: carga RL Corrente média de saída: IL med Ou a rigor: 0, 225. Vo =. 1 cos( β ) R ( ) 1 2. Vo ILmed = sen ω t φ + sen φ e d ω t Z = R + X t β τ. ( ) ( ). π 0 Z Corrente eficaz na carga: β t 1 2V o I Lef sen ( t ) sen ( ) e τ = ω φ + φ d ω t 2π Z

14 Retificador monofásico de meia onda: carga RL Valores parametrizados: Ief = Z. ILef 2. Vo Imd = Z. ILmed 2. Vo 14

15 Retificador monofásico de meia onda: carga RL Exercício: R=150 Ohms L=120 mh Vo = 220V/50Hz Calcular: a) o ângulo beta; b) a tensão média na carga; c) a corrente média e eficaz na carga; d) a potência ativa (W) dissipada em R; e) a potência aparente na fonte V(wt). f) Confirmar resultados obtidos por simulação numérica 15

16 Retificador monofásico de meia onda com carga RL e diodo de roda livre i L i 1 D1 L v(wt) D RL R v L O diodo de roda livre evita que a tensão na carga torne-se instantaneamente igual a zero. Etapas de funcionamento: 16

17 Retificador monofásico de meia onda com carga RL e diodo de roda livre V Lmed = 0.45V o I Lmed = 0.45V o R V Lef = 0.707V o 17

18 Referências e fontes de algumas figuras/equações Barbi, I., Eletrônica de Potência, 6 ed.. Edição do Autor. Michels, L. 'Apresentação em powerpoint da disciplina EPO I (UDESC)'. 18