Eletr_Pot1_12

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁUNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICADEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA

CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICACURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA

1UTFPR – Campus Curitiba

Prof. Amauri Assef

Disciplina de Eletrônica de Potência Disciplina de Eletrônica de Potência –– ET66BET66B

Aula 12 Aula 12 –– Retificador meia onda controlado a Retificador meia onda controlado a tiristortiristor (RL)(RL)

Prof. Amauri AssefProf. Amauri Assef

amauriassef@utfpr.edu.bramauriassef@utfpr.edu.br

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Retificador Monofásico Meia Onda Controlado a Tiristor

2) Carga RL

2UTFPR – Campus Curitiba

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Onde:

Sendo: Vo = valor eficaz da tensão de alimentação

)t(senV)t(senV)t(v om ωωω 2==

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Formas de onda para carga RL:

3UTFPR – Campus Curitiba

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Instante de disparo ωt = α

Ângulo de extinção

Modo de condução descontínua

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Formas de onda para carga RL:

α β 2πVoVo = 120V= 120VF = 60HzF = 60Hz

4UTFPR – Campus Curitiba

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F = 60HzF = 60HzR = 25R = 25ΩΩL = 200mHL = 200mHαα = 30= 30°°

β > π

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Tensão média na carga:∫+

=Tt

t

med dt)t(fT

V0

0

1

∫=β

α

ωωπ

td)t(senVVLmed 022

1

( )βα coscosV,VLmed −≅ 02250

5UTFPR – Campus Curitiba

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Corrente média na carga:

( )βα coscosR

V,

R

VI Lmed

Lmed −== 02250

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Determinação do ângulo de extinção β:

Relação entre fontes (neste caso, E=0)

oV

Ea

2=

6UTFPR – Campus Curitiba

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Relação entre resistência e reatância

Ângulo de disparo do tiristor

Ângulo de extinção da corrente

oV2

( ) LX;XR

Rcos L ωφ =

+=

22

αβ

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Ábaco de Puschlowski:

Exemplo:Exemplo:

60

°== ,cos

αφ

7UTFPR – Campus Curitiba

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Resulta:Resulta:

0

30

=°=

a

α

°= 235β

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Corrente na carga:

Resolvendo-se a equação, obtém-se:

( ) ( ) ( ) ( )dttsenVdt

tdiLtRitv o ωωωω 2=+=

8UTFPR – Campus Curitiba

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Resolvendo-se a equação, obtém-se:

Onde:

( ) ( ) ( ) ( )

−−−

+=

−− αωωφαφωω

tL

Ro e.sentsenXR

Vti

22

2

LX;R

L;

R

Xarctan ωτφ ===

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Corrente eficaz na carga:

( ) ( ) ( )∫

−−−=−−

βαω

ωφαφω2

21 tL

Ro e.sentsen

VI

( )∫=β

α

ωωπ

tdtiI Lef2

2

1

9UTFPR – Campus Curitiba

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Corrente normalizada eficaz em função do ângulo de disparo α :

o

Lefef

V

IXRI

2

22 +=

( ) ( )∫

−−−+

=α

ωφαφωπ 222

LoLef e.sentsen

XRI

Corrente eficaz na carga

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Corrente normalizada eficaz em função do ângulo de disparo α sendo φ o parâmetro (pg. 79):

10UTFPR – Campus Curitiba

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efo

Lef IXR

VI

22

2

+=

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Retificador Monofásico Meia Onda Controlado a Tiristor

3) Carga RL com diodo de circulação (roda livre)

11UTFPR – Campus Curitiba

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Onde:

Sendo: Vo = valor eficaz da tensão de alimentação

)t(senV)t(senV)t(v om ωωω 2==

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Retificador Monofásico Meia Onda Controlado a Tiristor

Etapas de funcionamento:

12UTFPR – Campus Curitiba

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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Formas de onda para carga RL (modo descontínuo):

VoVo = 120V= 120VF = 60HzF = 60Hz

α 2ππ

13UTFPR – Campus Curitiba

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F = 60HzF = 60HzR = 25R = 25ΩΩL = 30mHL = 30mHαα = 30= 30°°

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Formas de onda para carga RL (modo contínuo):

VoVo = 120V= 120VF = 60HzF = 60Hz

α 2ππ

14UTFPR – Campus Curitiba

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F = 60HzF = 60HzR = 25R = 25ΩΩL = 200mHL = 200mHαα = 30= 30°°

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Tensão média na carga – independe do ângulo de extinção

Corrente na carga:

( )αωωπ

π

α

cosV,td)t(senVV oLmed +== ∫ 1225022

10

15UTFPR – Campus Curitiba

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Intervalo (α,π)

Intervalo (π,β)

( ) ( ) ( ) ( )

−−−

+=

−− αωωφαφωω

tL

Ro e.sentsenXR

Vti

221

2

( )

−−

= R

L

t

e.Iti

ωπ

ω 12

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4) Carga RLE

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Onde:

Sendo: Vo = valor eficaz da tensão de alimentação

)t(senV)t(senV)t(v om ωωω 2==

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Formas de onda para carga RLE:

α β 2πVoVo = 120V= 120VE=50VE=50V

17UTFPR – Campus Curitiba

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E=50VE=50VF = 60HzF = 60HzR = 25R = 25ΩΩL = 30mHL = 30mHαα = 30= 30°°

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Determinação do ângulo de extinção β:

Relação entre fontes (neste caso, E>0)

oV

Ea

2=

18UTFPR – Campus Curitiba

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Relação entre resistência e reatância

Ângulo de disparo do tiristor

Ângulo de extinção da corrente

oV2

( ) LXXR

Rcos L ωφ =∴

+=

22

αβ

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Ábaco de Puschlowski:

Exemplo:Exemplo:

60

80 ,cos

°==

αφ

19UTFPR – Campus Curitiba

Prof. Amauri Assef

Resulta:Resulta:

80

60

,a =°=α

°= 150β

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Tensão média na carga (n=1):

Tensão eficaz na carga (n=1):

+= ∫∫

+απ

β

β

α

ωωωπ

2

022

tEdtd)t(senVn

VLmed

20UTFPR – Campus Curitiba

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Tensão eficaz na carga (n=1):

Ângulo crítico de extinção (m=1):

[ ]

+= ∫∫

+απ

β

β

α

ωωωπ

222

022

tdEtd)t(senVn

VLef

απβ +=mC

2

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR

Corrente média na carga

Corrente eficaz na carga: Para facilitar o cálculo pode-se admitir que para a altos valores de L:

R

EVI Lmed

Lmed

−=

21UTFPR – Campus Curitiba

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Para facilitar o cálculo pode-se admitir que para a altos valores de L:

Com isto, é possível calcular as perdas no tiristor.

ILef = ILmed

Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Cálculo térmicoCálculo térmico

Exercício: Determinar no conversor abaixo: (a) ângulo de extinção da corrente e modo de

operação; (b) traçar as formas de onda de VL e IL; (c) calcular a tensão média e corrente média na carga; (d) fator de potência da estrutura. Considerar ILEF=ILmed

==

60

1272 ωωHzf

)t(sen.)t(v

22UTFPR – Campus Curitiba

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°===

Ω=

30

32

1000

2

αVE

mHL

R

R

EVI Lmed

Lmed

−=oV

Ea

2=

( ) LX;XR

Rcos L ωφ =

+=

22

LmedLef I.EI.RP += 2