Aula 04 Retificadores com diodos

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1 Aula 04 Retificadores com diodos Prof. Heverton Augusto Pereira Universidade Federal de Viçosa - UFV Departamento de Engenharia Elétrica - DEL Gerência de Especialistas em Sistemas Elétricos de Potência Gesep heverton.pereira@ufv.br TEL: +55 (31)

2 Conteúdo 01 - Introdução Tópicos 02 - Diodos de potência e circuitos RLC chaveados 03 - Retificadores com diodos 04 - Transistores de potência 05 Conversores CC-CC 06 Tiristores 07 Retificadores controlados 08 - Controladores de tensão CA 09 - Conversores CC-CA 10 - Inversores de pulso ressonante

3 Um retificador é um circuito que converte um sinal CA em um sinal unidirecional, ou seja, é um conversor CA-CC. Dependendo do tipo de alimentação de entrada, os retificadores são classificados em: monofásicos e trifásicos. Introdução

4 Parâmetros de desempenho O desempenho de um retificador é normalmente avaliado em termos dos seguintes parâmetros: O valor médio da tensão de saída (da carga), V CC O valor médio da corrente de saída (da carga), I CC A potência CC de saída, O valor eficaz (rms) da tensão de saída, Vrms O valor eficaz (rms) da corrente de saída, Irms A potência CA de saída

5 Parâmetros de desempenho A eficiência (ou razão de retificação) de um retificador, que é uma figura de mérito e nos permite comparar a eficácia, é definida como: Ovaloreficaz(rms)dacomponenteCAdatensãodesaídaé: O fatordeforma,queéumamedidadaformadatensãodesaída,é:

6 Parâmetros de desempenho O fator de ondulação ou fator de ripple, que é uma medida do conteúdo de ondulação, é definido como: O fator de ondulação pode ser expresso como: O fator de utilização do transformador é definido como:

7 Parâmetros de desempenho O fator de potência pode ser indicado como: O fator de crista, muitas vezes, é de interesse para especificar as capacidades de corrente dos dispositivos e componentes. O fator de crista da corrente de entrada é definido como a relação entre os valores máximo e eficaz dessa corrente:

8 Retificadores monofásicos de meia onda Apenas um diodo.

9 Retificadores monofásicos de onda completa Retificador de onda completa com transformador com derivação central:

10 Retificadores monofásicos de onda completa Determine: Rendimento FF FR FUT

11 Retificadores monofásicos de onda completa Retificador de onda completa em ponte:

12 Retificadores monofásicos de onda completa Vantagens e desvantagens de retificadores com derivação central e em ponte:

13 Retificadores monofásicos de onda completa com carga RL 2 condições: Modo contínuo Modo descontínuo

14 Retificadores monofásicos de onda completa com carga RL 2 condições: Modo contínuo Modo descontínuo

15 Retificadores monofásicos de onda completa com carga altamente indutiva Se a carga for altamente indutiva, a corrente de carga permanecerá quase constante, com poucas ondulações, e a corrente de entrada será como uma onda quadrada. O fator de deslocamento é definido como: Já o fator harmônico da corrente de entrada é determinado como: O fator de potência de entrada é

16 Retificadores polifásicos em estrela

17 Retificadores polifásicos em estrela

18 Retificadores trifásicos em estrela

19 Retificadores trifásicos em estrela Formas de onda e tempos de condução dos diodos:

20 Retificadores trifásicos em ponte com carga RL i0(ωt = 2p/3) = I0. Aplicando essa condição, obtemos o valor de I0 como: oqueresultaem: A corrente rms no diodo pode ser encontrada a partir da equação acima como:

21 Retificadores trifásicos em ponte com carga RL e a corrente rms de saída, então, é passível ser determinada pela combinação das correntes rms de cada diodo como A corrente média em um diodo também pode ser encontrada

22 Retificadores trifásicos com carga altamente indutiva AsériedeFourierdacorrentedeentradaédadapor Ovalorrmsdan-ésimaharmônicadacorrentedeentradaédadopor O valor rms da componente fundamental da corrente é

23 Tensão de saída com filtro LC

24 Efeitos das indutâncias da fonte e da carga Retificador trifásico em ponte com indutâncias na fonte:

25 Efeitos das indutâncias da fonte e da carga Retificador trifásico em ponte com indutâncias na fonte:

26 Efeitos das indutâncias da fonte e da carga AtensãosobreL2é Assumindoumaumentolineardacorrenteide0atéICC: A redução da tensão média por conta das indutâncias de comutação éde

27 Considerações práticas para a seleção de indutores e capacitores Os capacitores CA de filme usam um filme de polipropileno metalizado. Oferecem capacitância com tolerância pequena, correntes de fuga muito baixas e pequena variação da capacitância com a temperatura. Possuem baixas perdas, onde uma resistência série equivalente(esr) e um fator de dissipação muito baixo permitem uma densidade de corrente relativamente alta. Fonte: Servicos/Controls/Capacitores-e- Correcao-do-Fator-de- Potencia/Capacitores-de-Polipropileno Combinação de alta capacitância e baixo FD, o que permite altas correntes CA.

28 Considerações práticas para a seleção de indutores e capacitores Os capacitores cerâmicos tornaram-se os capacitores proeminentes, de uso geral, especialmente em circuitos integrados com tecnologia de montagem em superfície, emqueseubaixocustofazquesejamatraentes. Um capacitor eletrolítico de alumínio consiste em elementos capacitores enrolados e embebidos em eletrólito líquido, conectados a terminais e selados em uma lata. Esses capacitores geralmente oferecem valores de capacitância de 0,1 μf a 3 F e faixas de tensão de 5 V a 750V.

29 Considerações práticas para a seleção de indutores e capacitores Os capacitores de tântalo sólido são dispositivos polarizados (tensão reversa máxima de 1 V) com terminais distintos, positivo e negativo, e são oferecidos em vários estilos. Os valores típicos de capacitância são de 0,1 μf, a 1000 μf,easfaixasdetensãovãode2va50v. Os supercapacitores oferecem valores extremamente elevados de capacitância (farads) em várias opções de encapsulamento que satisfazem as exigências de perfil baixo, montagem de superfície through hole e alta densidade.