conversores ca-cc - retificadores - 1

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2- CONVERSORES CA/CC - RETIFICADORES2.1. Introduo :CONVERSOR CA/CC ( RETIFICADOR ) : CONVERTER UMA TENSO EMCORRENTE ALTERNADA, EM UMA TENSO COM VALOR MDIO ( CORRENTECONTNUA ), PARA ALIMENTAR CARGAS CC.*CLASSIFICAO DOS RETIFICADORES : QUANTO AO TIPO DE CONTROLE ( CARACTERSTICA DA TENSO DESADA ):- SEM CONTROLE ( DIODOS ) : TENSO DE SADA FIXA;- TOTALMENTE CONTROLADO ( SCR's ) : TENSO DE SADACONTROLADA, PODENDO SER POSITIVA OU NEGATIVA;- SEMI CONTROLADO ( DIODOS E SCR's ) : TENSO DE SADACONTROLADA, MAS SOMENTE POSITIVA.- EQUAES BSICAS DA TENSO DE SADA DE UM RETIFICADOR :- TENSO MDIA :21d . sen . Vp. 21V MAX MDIO - TENSO EFICAZ ( RMS ) :2 / 12 221. sen . .. 2111]1

d V V MAX RMS- VMAX : Tenso Mxima de Entrada;- p : nmero de pulsos da tenso de sada do retificador para um ciclo do- 1 e 2 : Intervalo de Integrao da Tenso de Entrada.CONTROLEDATENSO DE SADACONTROLEDONGULO DE DISPARO ( )DOSSCR's- QUANTO A FAIXA DE OPERAO :- I; II; III e IV QUADRANTESFigura 01 : Quadrantes de Operao do Retificador.I QUADRANTE : VMDIO e IMDIO > 0SEM CONTROLERETIFICADOR CONTROLADO : 0 90SEMI-CONTROLADO : 0 180II QUADRANTE : VMDIO > e IMDIO < 0;RETIFICADOR CONTROLADO DUAL : 90 180III QUADRANTE : VMDIO e IMDIO < 0;RETIFICADOR CONTROLADO DUAL : 0 90IV QUADRANTE : VMDIO < e IMDIO > 0;RETIFICADOR CONTROLADO : 90 180- QUANTO AO NMERO DE PULSOS DA FORMA DE ONDA DA TENSO DESADA FORNECIDA CARGA, DURANTE UM CICLO DA TENSO DEENTRADA.APLICAES :- CONTROLE DE VELOCIDADE DE MQUINAS CC;- FONTES DE ALIMENTAO FIXAS OU VARIVEIS;- ELETROQUMICA ( ELETRODEPOSIO );- TRANSMISSO EM ALTA TENSO EM CORRENTE CONTNUA - HVDCVMDIOI IIIIIIVIMDIO2.2 - PARMETROS DE "PERFORMANCE" :* VARIAM DE RETIFICADOR PARA RETIFICADOR;* DETERMINAM A QUALIDADE DO RETIFICADOR.Figura 02 : Conversor CA/CC - RetificadorFigura 03 : Formas de Onda da Tenso e da Corrente de Entrada.VMDIO : valor mdio da tenso de sada;IMDIO : valor mdio da corrente de sada;VRMS : valor eficaz da tenso de sada;IRMS : valor eficaz da corrente de sada;IS : corrente de entrada;IS1 : componente fundamental da corrente de entrada IS; : ngulo entre as componentes fundamentas da tenso e da corrente deentrada ( ngulo de deslocamento ).RMS RMS CAMDIO MDIO MDIOI V PI V P..VMDIOVRMSRETIFICADORISVSIMDIOIRMSCARGAa) - EFICINCIA ( Razo de Retificao ) :RMSMDIOPP (% )b) - FATOR DE FORMA :MDIORMS2MDIO2RMS CAVVFFV V V c) - FATOR DE ONDULAO :1 FFVVRF 2MEDIOCA d) - FATOR DE UTILIZAO DO TRANSFORMADOR :S SMDIOI . VPTUF e) - FATOR DE DESLOCAMENTO : cos DF f) - FATOR HARMNICO OU TAXA DE DISTORO HARMNICA TOTAL ( THD ):2 / 121 SS1IITHD HF11]1

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g) - FATOR DE POTNCIA : cos .THD 11PFoucos .IIcos .I . VI . VPF2S1 SS S1 S S+ h) - FATOR DE CRISTA :S) PICO ( SIICF RETIFICADOR IDEAL 1 PF ; 1 DF ; 0 THD ; 1 TUF ; 0 RF ; 0 V %; 100 CA 2.2. Retificador Monofsico de Meia-Onda :2.2.1 - Sem Controle :a) Carga RESISTIVA :Figura 04 : Carga Resistiva.- COMO : p = 1; 1 = 0; 2 = - TENSO MDIA NA CARGA : MAXMAX MDIOVd VpV 0. sen .. 21- TENSO EFICAZ NA CARGA :2. sen . .. 21 2 / 102 2 MAXMAX RMSVd V V 1]1

b) Carga R-L :Figura 05 : a) Carga R-L; b) Sem DIODO de Retorno; c) Com DIODO de Retorno.b.1 Sem DIODO de Retorno :A Equao da corrente iL(t) dada por :( ) ( ) [ ] /. . ) ( t MAXL e sen t senZVt i + Quando iL(t) novamente zero : 0 ). sen( ) sen(/ ;. / + eZ tOnde : = +Equao Transcedental : soluo numrica para se determinar o valor de .- COMO : p = 1; 1 = 0; 2 = - TENSO MDIA NA CARGA : ( ) [ ] cos 1 .. 2. sen .. 210 MAXMAX MDIOVd VpV- TENSO EFICAZ NA CARGA : 2 / 12. 2 sen .412.. 2 1]1

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MAXRMSVVb.2 Com DIODO de Retorno Comutao do DIODO D em , no existindo assimtenso negativa aplicada na carga . Opera como se fosse uma carga RESISTIVA.- TENSO MDIA NA CARGA : MAXMDIOVV - TENSO EFICAZ NA CARGA :2MAXRMSVV 2.2.2 - Controlado :a) Carga RESISTIVA :Figura 06 : Carga Resistiva.- COMO : p = 1; 1 = ; 2 = - TENSO MDIA NA CARGA :( ) cos 1 .. 2. sen .. 21+ MAXMAXMDIOVd VpV- TENSO EFICAZ NA CARGA :- 2 / 12 / 12 22. 2 sen.1.2. sen . .. 211]1

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+ 1]1

MAXMAX RMSVd V Vb) - Carga R-L :Figura 07 : a) Carga R-L; b) pequeno e IL contnua; c) grande e IL descontnua.b.1 Sem DIODO de Retorno :A Equao da corrente iL(t) dada por :( ) ( ) [ ] /. . ) ( t MAXL e sen t senZVt i + + Quando iL(t) novamente zero : 0 ). sen( ) sen(/ ;. / + + eZ tOnde : = +Equao Transcedental : soluo numrica para se determinar o valor de .- COMO : p = 1; 1 = 0; 2 = - TENSO MDIA NA CARGA : ( ) [ ] + +cos cos .. 2. sen .. 21 MAXMAX MDIOVd VpV- TENSO EFICAZ NA CARGA : 2 / 12. 2 sen . 2 sen.1.2 1]1

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+ MAXRMSVVb.2 Com DIODO de Retorno Comutao do SCR T em , no existindo assim tensonegativa aplicada na carga . Opera como se fosse uma carga RESISTIVA.- TENSO MDIA NA CARGA : ) 1 cos( .. 2 + MAXMDIOVV- TENSO EFICAZ NA CARGA :2 / 12. 2 sen.1.2 1]1

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+ MAXRMSVV2.3. Retificador Bifsico de Meia-Onda : PARTIR DESTA CONFIGURAO ( DOIS COMPONENTES ), A COMUTAODOS MESMOS SEMPRE FEITA POR TENSO REVERSA APLICADA AOCOMPONENTE QUE EST CONDUZINDO.CONSEQUENTEMENTE, SEJA A CARGA RESISTIVA OU R-L, O INTERVALO DECONDUO DOS COMPONENTES SEMPRE DE 180 GRAUS.A COLOCAO DO DIODO DE RETORNO EM PARALELO COM A CARGA,QUANDO O RETIFICADOR CONTROLADO, LIMITA A CONDUO DOS SCRs(INTERVALO DE A 180), PERMITINDO TENSO NA CARGA APENAS POSITIVA.2.3.1 - Sem Controle :Figura 08 : Carga Resistiva.- COMO : p = 2; 1 = 0; 2 = - TENSO MDIA NA CARGA :.. 2. sen .2. 210 MAXMAX MDIOVd V V - TENSO EFICAZ NA CARGA :- 2. sen . .1 2 / 102 2 MAXMAX RMSVd V V 1]1

2.3.2 - Controlado :Figura 09 : Carga R-L.- COMO : p = 2; 1 = ; 2 = +- TENSO MDIA NA CARGA : . cos .. 2. sen .2. 21 MAXMAX MDIOVd V V +- TENSO EFICAZ NA CARGA : 2. sen . .1 2 / 12 2 MAXMAX RMSVd V V 1]1

+ Com DIODO de Retorno : p = 2; 1 = ; 2 = - TENSO MDIA NA CARGA : .) cos 1 .( . sen .2. 21 + MAXMAX MDIOVd V V- TENSO EFICAZ NA CARGA :- ( ) 2 / 12 / 12 2. 2 sen . 2 . 2 .1.2. sen . .11]1

+ 1]1

MAXMAX RMSVd V V2.4. Retificador Monofsico de Onda-Completa :- A COMUTAO DOS COMPONENTES SEMPRE POR TENSOREVERSA.2.4.1. Sem Controle :a) - Carga Resistiva :Figura 10 : Carga Resistiva- COMO : p = 2; 1 = 0; 2 = - TENSO MDIA NA CARGA : MAX0MAX MDIOV . 2d . sen . V2. 21V - TENSO EFICAZ NA CARGA : 2Vd . sen . V .1V MAX2 / 102 2MAX RMS 1]1

b) - Carga ALTAMENTE INDUTIVA :Figura 11 : a) Carga Altamente Indutiva ( ex. Motor de Corrente Contnua );.b) CorrenteContnua na Carga ( IL ) e Quadrada na Fonte ( I1 ).- COMO : p = 2; 1 = ; 2 = - TENSO MDIA NA CARGA : MAX0MAX MDIOV . 2d . sen . V2. 21V - TENSO EFICAZ NA CARGA : 2Vd . sen . V .1V MAX2 / 102 2MAX RMS 1]1

2.4.2. Semi-Controlado :Figura 12 : Carga R-L.- COMO : p = 2; 1 = ; 2 = - TENSO MDIA NA CARGA : ( ) cos 1 .Vd . sen . V2. 21V MAXMAX MDIO + - TENSO EFICAZ NA CARGA :2 / 1MAX2 / 12 2MAX RMS2. 2 sen.1.2Vd . sen . V .1V1]1

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+ 1]1

2.4.3. Totalmente Controlado :Figura 13 : Carga R-L. a) Operao em Dois Quadrantes.- COMO : p = 2; 1 = ; 2 = +- TENSO MDIA NA CARGA : cos .V . 2d . sen . V2. 21V MAXMAX MDIO +- TENSO EFICAZ NA CARGA : 2Vd . sen . V .1V MAX2 / 12 2MAX RMS 1]1

+ 2.4.3.1 - Retificador Monofsico DUAL Controlado:- Conexo de DOIS Retificadores Controlados em Anti-Paralelo;- Tanto a TENSO quanto a CORRENTE na Carga podero ser INVERTIDOS;- Operao nos QUATRO QUADRANTES;- Aplicao em Acionamento e Controle de Velocidade de MCC em Alta Potncia;- Atravs do controle dos ngulos de Disparo, um Conversor opera comoRETIFICADOR e o outro como INVERSOR.- COMO : p = 2; 1 = ; 2 = +- PARA O CONVERSOR 1 ( MODO RETIFICADOR ):- TENSO MDIA NA CARGA : 1MAXMAX 1 MDIO cos .V . 2d . sen . V2. 21V11 +- TENSO EFICAZ NA CARGA : 2Vd . sen . V .1V MAX2 / 12 2MAX 1 RMS1111]1

+ - PARA O CONVERSOR 2 ( MODO INVERSOR ):- TENSO MDIA NA CARGA : 2MAXMAX 2 MDIO cos .V . 2d . sen . V2. 21V22 +- TENSO EFICAZ NA CARGA : 2Vd . sen . V .1V MAX2 / 12 2MAX 2 RMS2211]1

+ - Como um Conversor est em RETIFICAO e o outro est em INVERSO :( )1 21 2 12 MDIO 1 MDIOcos cos cosV V Figura 13 : Operao em Quatro Quadrantes.2.4.3.2 - Retificadores Monofsicos Controlados, em Srie, com Diodo de Retorno:- APLICAES EM ALTA TENSO DIVIDIR A TENSO APLICADA EMELHORA NO FATOR DE POTNCIA;- Cada Secundrio do Transformador tem o mesmo nmero de espiras e a Relao deEspiras entre o Primrio e o Secundrio N1/N2 = 2;- A Tenso Mxima de Sada VDMAX obtida quando 1 = 2 = 0.- Para 0 Tenso de Sada VDMAX/2 : O ngulo de Disparo 1 do CONVERSOR 1 Variado e no CONVERSOR 2 s utilizado o DIODO de RETORNO;- Para VDMAX/2 Tenso de Sada VDMAX: O ngulo de Disparo 1 CONVERSOR 1 Disparado em ZERO e o ngulo de Disparo 2 do CONVERSOR 2 Variado.- COMO : p = 2; 1 = ; 2 = - PARA O CONVERSOR 1 :- TENSO MDIA NA CARGA : ) cos 1 .(Vd . sen . V2. 21V 1MAXMAX 1 MDIO1 + - PARA O CONVERSOR 2 :- TENSO MDIA NA CARGA : 2MAXMAX 2 MDIO cos .Vd . sen . V2. 21V2 - A TENSO de SADA TOTAL :( )2 1MAX2 MDIO 1 MDIO MDIO cos cos 2 .VV V V + + +- Se : 1 = 2 = 0 MAXDMAXV . 4V - Se : 0 1 e 2 = ( )1MAX2 MDIO 1 MDIO MDIO cos 1 .VV V V + + - Se : 1 = 0 e 0 2 ( )2MAX2 MDIO 1 MDIO MDIO cos 3 .VV V V + + Figura 14 : Operao em Primeiro Quadrante.2.4.3.2 - Retificadores Monofsicos Controlados, em Srie:- Como no h DIODO de COMUTAO, a Corrente no pode ser desviada de umdos CONVERSOR, o que implica que AMBOS devem OPERARSIMULTNEAMENTE;- Para CONTROLAR a Tenso de Sada, no MODO RETIFICAO, 1 ZERO e 2VARIA entre 0 e ;- A Fo