ELETRÔNICA DE POTÊNCIA I Aula 09 - Retificadores trifásicos a diodo em ponte completa

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1 UNESDADE DO ESTADO DE SANTA CATANA CENTO DE CÊNCAS TECNOLÓGCAS DEPATAMENTO DE ENGENHAA ELÉTCA CUSO DE ENGENHAA ELÉTCA ELETÔNCA DE POTÊNCA Aula 09 - etificadores trifásicos a diodo em ponte completa, Dr. Eng. leandromichels@gmail.com

2 em ponte completa () Análise qualitativa Etapas i L i v D D D 2 D 3 v D2 v D3 i d i d2 i d3 i L Etapa π/6 ωt < 3π/ v i 2 v 2 i L v 3 i 3 i d4 i d5 v D4 v D5 v D6 i d6 Etapa 2 3π/6 ωt < 5π/ D 4 D 5 D 6 Sem o uso de condutor de neutro (sistema a 3 fios) Etapa 3 5π/6 ωt < 7π/ i L 2

3 em ponte completa () Análise qualitativa v D i D D 2 D 3 v D2 v D3 i d i d2 i d3 i L Etapas Etapa 4 7π/6 ωt < 9π/ i L -+ v i 2 v 2 i L v 3 i 3 i d4 i d5 v D4 v D5 v D6 i d6 Etapa 5 9π/6 ωt < π/ D 4 D 5 D 6 i L Carga L análise similar Etapa 6 π/6 ωt < 3π/

4 em ponte completa () Formas de onda Etapas

5 em ponte completa () Formas de onda =25Ω o =57,73 f=50hz 5

6 em ponte completa () Formas de onda 6

7 em ponte completa () Formas de onda 7

8 em ponte completa (L) Espectro Tensão de saída 8

9 em ponte completa () Falhas Diodo aberto (D ) 9

10 em ponte completa () Falhas Diodo aberto (D ) 0

11 em ponte completa () Falhas Diodo aberto (D )

12 em ponte completa () Análise quantitativa v v 2 v 3 i i 2 i 3 v D D D 2 D 3 v D2 i d i d2 i d3 i d4 v D3 i d5 v D4 v D5 v D6 D 4 D 5 D 6 i d6 i L v L Tensão na carga Médio π/ 6 π/ 6 2 π/3 Lmed = 3 2 o sen ωt d ωt 2 π / 6 π/3 ( ) ( ) 3 = 3 2 o cos ωt d ωt π ( ) ( ) v L Lm Lef Eficaz π/ 6 π/ 6 Lmed Lef = 3 2 o cos ωt d ωt 2 π / 6 o ( ) ( ) Lef 2.34 o 2

13 em ponte completa () Análise quantitativa Corrente na carga v v 2 i i 2 D D 2 D 3 v D v D2 v D3 i d i d2 i d3 i L v L Médio π/ o Lmed = cos ωt d ωt 2 π / 6 π/ 6 ( ) ( ) v 3 i 3 i d4 i d5 i d6 v D4 v D5 v D6 D 4 D 5 D 6 Eficaz Lmed o i L Lm Lef 2 π/ o cos π π/ 6 Lef 2.34 o ( ) ( ) Lef = ωt d ωt 2 / 6 3

14 em ponte completa () Análise quantitativa Potência na carga v v 2 i i 2 i 3 D D 2 D 3 v D v D2 v D3 i d i d2 i d3 i L v L Ativa P L = Lef 2 P L = 5.48 o 2 v 3 i d4 i d5 i d6 v D4 v D5 v D6 D 4 D 5 D 6 Aparente p L P L S L SL = Lef Lef S L = 5.48 o 2 4

15 em ponte completa () Análise quantitativa v v 2 v 3 i m i i 2 i 3 v D D D 2 D 3 v D2 i d i d2 i d3 i d4 v D3 i d5 v D4 v D5 v D6 D 4 D 5 D 6 i d6 i L v L Corrente na entrada (fase ) Médio Eficaz 2π = i ωt d ωt med 2π 0 ( ) ( ) 5 π/ 6 π/ 6 = dω t + Lmeddωt 2π π Lmed / 6 7 π/ 6 med = 0 5 π/ 6 π/ ef = Lmed d ( ω t) + Lmed d ( ωt) 2π π/ 6 7 π/ 6 ef.90 o ef Sistema equilibrado os cálculo c para todas as fases idênticos 5

16 em ponte completa () Análise quantitativa v v 2 v 3 i i 2 i 3 p P m P ef v D D D 2 D 3 v D2 i d i d2 i d3 i d4 v D3 i d5 v D4 v D5 v D6 D 4 D 5 D 6 i d6 i L v L Potência na entrada Ativa P = 3 p ( ωt) dωt π 0 5 π/ 6 P = o 2 o sen ( ωt) dωt π Aparente π/ 6 S = 3 ef ef S = 3 o.9 π P = 5.48 o o 2 S = 5.70 o 2 6

17 em ponte completa () Análise quantitativa Esforços os nos diodos D D 2 D 3 i v D v D2 v D3 i d i d2 i d3 i L Tensão reversa Corrente de pico v v 2 v 3 i 2 i 3 i d4 i d5 v D4 v D5 v D6 i d6 v L D max = 3 2 Corrente médiam o D max = 3 2 o v Dp i Dp Dm Def D 4 D 5 D 6 = Dmed Lmed 3 Corrente eficaz = Def Lmed 3 Def Dmed 0.78 o.35 o Aproximação por onda quadrada 7

18 em ponte completa (L) Análise qualitativa v i v D D D 2 D 3 v D2 v D3 i d i d2 i d3 i L Etapas de operação Mesmas etapas ao conversor com carga i 2 L v L v 2 i 3 v 3 i d4 i d5 v D4 v D5 v D6 i d6 D 4 D 5 D 6 Sem o uso de condutor de neutro (sistema a 3 fios) 8

19 em ponte completa (L) Formas de onda 9

20 em ponte completa (L) Formas de onda 20

21 em ponte completa (L) Formas de onda 2

22 em ponte completa (L) Espectro Tensão de saída 22

23 em ponte completa (L) Espectro Corrente de entrada 23

24 em ponte completa (L) Falhas Diodo aberto (D ) 24

25 em ponte completa (L) Falhas Diodo aberto (D ) 25

26 em ponte completa (L) Falhas Diodo aberto (D ) 26

27 em ponte completa (L) Análise quantitativa Tensão na carga Médio π/ 6 π/ 6 2 π/3 Lmed = 3 2 o sen ωt d ωt 2 π / 6 π/3 ( ) ( ) 3 = 3 2 o cos ωt d ωt π ( ) ( ) v L Lm Lef Eficaz π/ 6 π/ 6 Lmed Lef Lef = 3 2 o cos ωt d ωt 2 π / o o ( ) ( ) 27

28 em ponte completa (L) Harmônicas de tensão Formulação genérica p L ( ) = + cos( ω ) v t a a n t 0 n= q,2 q, K n 2π π q = 6 π 2π a0 p a n 6 π = sen π 6 2 p nπ π = cos sen 6 6 π ( 2 n ) 28

29 em ponte completa (L) Análise quantitativa Corrente na carga Médio π/ o Lmed = cos ωt d ωt 2 π / 6 Eficaz π/ 6 Lmed o ( ) ( ) i L Lm Lef π/ 6 2 Lef = Lmed d ωt 2 π / 6 π/ 6 ( ) Lef o 29

30 em ponte completa (L) Análise quantitativa Potência na carga Ativa P L = Lef 2 P L = 5.48 o 2 Aparente p L P L S L SL = Lef Lef S L = 5.48 o 2 30

31 em ponte completa (L) Análise quantitativa i m ef Corrente na entrada (fase ) Médio Eficaz 2π = i ωt d ωt med 2π 0 ( ) ( ) 5 π/ 6 π/ 6 = dω t + Lmeddωt 2π π Lmed / 6 7 π/ 6 med = 0 5 π/ 6 π/ ef = Lmed d ω t + Lmed d ωt 2π π/ 6 7 π/ 6.90 o ef ( ) ( ) Sistema equilibrado os cálculo c para todas as fases idênticos 3

32 em ponte completa (L) Harmônicas de corrente Formulação genérica normalizadas 2α π π 2 π - 2 π b n ( ) = sen ( ω ) i t b n t n= n 4 nπ nπ = sen sen nπ 2 3 2α 2α = 2π 3 32

33 em ponte completa (L) Análise quantitativa p P S Potência na entrada Ativa P = 3 p ( ωt) dωt π 0 5 π/ 6 P = o 2 o sen ( ωt) dωt π Aparente π/ 6 S = 3 ef ef S = 3.9 o π P = 5.48 o o 2 S = 5.70 o 2 33

34 em ponte completa (L) Análise quantitativa Esforços os nos diodos Tensão reversa Corrente de pico D max = 3 2 Corrente médiam o D max = 3 2 o v Dp i Dp Dm Def = Dmed Corrente eficaz = Def Lmed 3 Lmed 3 Def Dmed 0.78 o.35 o 34

35 em ponte completa (LE) Análise qualitativa Etapas de operação v i i 2 v D D D 2 D 3 v D2 v D3 i d i d2 i d3 L i L Modo de condução contínua nua Mesmas etapas do conversor com carga L (6 etapas) v 2 v L i 3 v 3 i d4 i d5 i d6 v D4 v D5 v D6 D 4 D 5 D 6 Sem o uso de condutor de neutro (sistema a 3 fios) E Modo de condução descontínua nua Mesmas etapas do conversor com carga L, intercalando etapas onde nenhum diodo conduz (2 etapas) 35

36 em ponte completa (LE) Cálculo de β Ábaco de Puschlowski Parâmetros: a = E 2 3 o Condição ão-limite entre os modos: A partir do ábaco: E 3 > 2 o cos( φ ) = ω L baco: β = f ( a, α,cos( φ) ) Determinação do modo de condução β = c E α = arcsen 2 3 o 2 6 π + α β < β c β β c MODO DE CONDUÇÃO DESCONTÍNUA NUA MODO DE CONDUÇÃO CONTÍNUA NUA 36

37 em ponte completa (LE) Análise quantitativa (MCD) Tensão na carga Médio α β 2 π /3 Lmed = Ed ( ω t) o sen ( ωt) d ( ω t) + Ed ( ωt) 2 π / 6 π/3 α β 6 π Lmed = 3 2 o cos( α) cos( β ) + E + α β 2π 3 Corrente na carga Médio Lmed = Lmed E 37