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Prof. Amauri Assef
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA
Disciplina de Eletrônica de Potência – ET66B
Aula 5
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Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO
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Simulações: Retificador Monofásico Meia Onda a Diodo
1) Carga R (V1=50V, R=100Ω)
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Simulações: Retificador Monofásico Meia Onda a Diodo
2) Carga RL (V1=220V, R=100Ω, L=100mH)
0lmedV
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0lmedV
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Simulações: Retificador Monofásico Meia Onda a Diodo
3a) Carga RL com diodo de “roda livre” (V1=220V, R=100Ω, L=100mH)
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Simulações: Retificador Monofásico Meia Onda a Diodo
3b) Carga RL com diodo de “roda livre” (V1=220V, R=10Ω, L=100mH)
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Valores médios da corrente em cada diodo metade da corrente de carga
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Exercício:
Seja o retificador monofásico com carga RL e diodo de roda livre, onde
Vo=220V, f=60Hz, R=100Ω e L= 500mH. (a) a tensão média na carga VLmed, (b) a corrente média na carga, (c) a corrente instantânea de carga quando ωt=π, no primeiro semiciclo. Verificar se o retificar opera em modo de condução contínuo ou descontínuo.
Obs: para condução contínua ou
Resp: (a) 99V, 0,99A, 1,53A (62°), 540° - contínuo
oLmed V,v 450 oLef V,v 7070
R
V,I o
Lmed
450
R
Larctg
/t
L e)(sen)t(senXR
V)t(i
22
02
R
L
5 1805
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Retificador Monofásico Meia Onda a Diodo (carga RLE)
Análise qualitativa Etapas de funcionamento
Equacionamento:
Etapa 1:
Etapa2:
E)t(Ridt
)t(diL)t(senV L
L
02
0)t(iL
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Formas de onda para carga RLE:
Vo=127V, E=100V, R=10Ω, L=0,2H
α
β
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Formas de onda para carga RLE:
Vo=127V, E=100V, R=10Ω, L=0,2H
α
β
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Tensão média na carga:
Valor médio:
2
0
22
1)t(Ed)t(d)t(senV)t(EdV oLmed
πωtβE
βωtα)t(senV
αωtE
)t(vL
2 ,
,2
0 ,
0
222
1E)cos()cos(VV oLmed
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Tensão eficaz na carga:
2
222
0
0
2 22
1)t(dE)t(d)t(sen)V()t(dEVLef
)(sen)(senV)(EVLef
2
2
12
2
122
2
1 2
0
2
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Corrente da carga:
Valor médio
Valor eficaz
)tan(
t
L
e)(sen)cos(V
E
V
E)t(sen)cos(
R
V)t(I
0
0
0
2
2
2
R
EVI Lmed
Lmed
)t(d)t(iI LLef
2
2
1
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Exemplo Carregador de baterias: Determinar se a corrente média de carga de um carregador para baterias de chumbo ácido de 48V (4 baterias em série), com resistência interna total de 10Ω, empregando um retificador de meia-onda com tensão de entrada de 127V/60Hz e indutor de filtragem de 0,2H, ultrapassa 1A quando as baterias estão descarragadas (E=42V).
Solução:
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Cálculo de β Ábaco de Puschlowski
o
o
V
Earcsen
V
Ea
)L(R
R)cos(
2
2
22
255
Ver solução numérica do ábaco Para determinar β
130,)cos(
230,a
rad,230 513,
rad,454
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255
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Valor médio da tensão na carga
Corrente média
222
1E)cos()cos(VV oLmed
45,4223,042)45,4cos()23,0cos(127.22
1
LmedV
V,VLmed 0149
R
EVI Lmed
Lmed
10
4201,49 LmedI
AILmed 7,0Resp: A corrente média não ultrapassa 1A
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Calculo do angulo critico de extinção de corrente βc
Onde m é o numero de pulsos do conversor e α e o angulo de inicio de condução do diodo
Para este circuito monofásico de meia onda tem-se m=1 e α= 13,5° logo,
Como β < βc, tem-se condução descontínua
adescontínu Operação c
m
c
2
53735131
360,,c
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Formas de onda da simulação do exercício:
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Exercício: 1) Repetir o exercício anterior considerando uma indutância de 0,13H e
tensão da rede igual a 74,25V (rms):
o
o
V
Earcsen
V
Ea
)L(R
R)cos(
2
2
22
m
c
2adescontínu Operação c
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Exercício: 2) Seja o retificador monofásico representado onde
𝑣 𝜔𝑡 = 2. 110. 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡), R=10Ω, L=61mH, E=62V e f=60Hz. Calcular:
• Ângulo de extinção;
• Modo de condução (contínuo, descontínuo ou crítico);
• Desenho da forma de onda de tensão na carga RLE;
• Tensão reversa máxima no diodo;
• VLMED e ILMED na carga RLE.
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Exercício: 3) Considere o conversor abaixo, onde v(ωt) = 220.sen(ωt), E=132V, R=8Ω,
L=124,8mH e f=50Hz. Calcular (a) ângulo de extinção e modo de condução, (b) VLMED e ILMED, (c) para E=0 e R=20Ω, adicionar um diodo e anti-paralelo com a carga um diodo e calcule o valor da indutância para obter condução crítica.
Resp: β = 195°, 40mH
R
L55
o
o
V
Earcsen
V
Ea
LR
R
2
2
)()cos(
22
m
c
2adescontínu Operação c
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α
β
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Referências bibliográficas:
– BARBI, Ivo. Eletrônica de Potência; 6ª Edição, UFSC, 2006
– MUHAMMAD, Rashid Eletrônica de Potência; Editora: Makron Books, 1999
– ERICKSON, Robert W.; MAKSIMOVIC, Dragan. Fundamentals of power electronics. New York: Kluwer Academic, 2001
– AHMED, Ashfaq. Eletrônica de Potência; Editora: Prentice Hall, 1a edição, 2000
– Materiais de aula do Prof. Leandro Michels – UDESC