28/03/2017

1

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA

ELETRÔNICA 1 - ET74C

Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

Aula 8 – RETIFICAÇÃO DE

MEIA ONDA

Curitiba, 29 março de 2017.

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 2

CONTEÚDO DA AULA

1. REVISÃO: ceifador e grampeador

2. CONVERSOR ESTÁTICO

3. CC & CA

1. Valores notáveis de uma CA

4. ESTRUTURA BÁSICA DE UM RETIFICADOR

1. Transformador

5. RETIFICADOR DE MEIA ONDA

1. Tensão de pico inversa

2. Ripple

3. Capacidade do transformador

28/03/2017

2

1-Revisão: ceifador série

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 3 3

CEIFADOR: cortam parte do sinal de entrada.

28V

Vi

10V

100ohms

1-Revisão: ceifador paralelo

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 4

Vi V

VRlim

Rlim

D

D1

200Hz25V

10

A B

Vout

28/03/2017

3

1-Revisão: grampeador

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 5

0

1200ohms

V

VRL

D

D1

RL20V

100

0.01F

A B

2-CONVERSOR ESTÁTICO

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 6

Conversor Estático:

Sistema construído por elementos passivos (resistores, capacitores

e indutores) e elementos ativos (interruptores eletrônicos) tais como:

tiristores, transistores, associados segundo uma lei pré-estabelecida.

Os conversores realizam o tratamento eletrônico da energia

elétrica, são empregados para o controle do fluxo da energia

elétrica entre 2 ou mais sistemas elétricos.

Fontes de referência:

1-Boylestad, seção 2.7 e o cap 19

2-Ahmed, Ashfaq. Eletrônica de Potência, cap.6.

3-Barbi, Ivo. Eletrônica de Potência.

Tiristor engloba uma família de

dispositivos semicondutores multicamadas, que

operam em regime de chaveamento, tendo em

comum uma estrutura de no mínimo quatro

camadas semicondutoras numa sequência P-N-P-N

(três junções semicondutoras)(Wikipédia).

28/03/2017

4

2-FUNÇÕES DO CONVERSOR ESTÁTICO

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 7

~~

~~

chopperconversor

direto de

frequência

inversor

conversor

indireto de frequência

conversor

indireto de tensão

E1v1,f1

E2v2,f2

retificador

Fonte: Barbi, Ivo

3-CC & CA

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 8

*Grandeza elétrica de natureza contínua (direct current =DC)=> único

sentido da corrente na carga, ou seja, unidirecional.

Ex. CC pulsante.

*Grandeza elétrica de natureza alternada (alternating current=AC) =>

há mudança no sentido da corrente elétrica na carga.

tempo tempo

CC puraV, I V, I

V, I

V, I

28/03/2017

5

3-VALORES NOTÁVEIS DE UMA CA

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 9

Valor médio = 0

(average - av)

Para ondas senoidais:

22

efefrms VmaxVmaxV

VV

3-FUNÇÕES PERIÓDICAS

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 10

Valor Médio:

T

dttyT

0

)(1

Valor Médio Quadrático, Eficaz ou

Efetivo (root mean square – rms) :

T

dttyT

0

21

Para uma CA senoidal o

valor médio indicado por

um instrumento é zero.

28/03/2017

6

3-REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DO VALOR EFICAZ

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 11

Graficamente, o valor eficaz está relacionado com a área sob a curvacurva que representa a evolução temporal do quadrado

da grandeza, como é ilustrado a seguir:

T

dttyT

0

21

4-ESTRUTURA BÁSICA DE UM CIRCUITO RETIFICADOR

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 12

concessionária

transformador

retificador

carga

filtro

v2 v1 > v2

28/03/2017

7

4-DIGRAMA EM BLOCOS

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 13

v1

t t

v1 > v2

v2

t

t

vM

t

vM

4.1-TRANSFORMADOR

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 14

Máquina elétrica estática de elevado rendimento destinada a

alterar os níveis de tensão, mantendo a potência e frequência

constantes.

trI

I

U

U

n

n

1

2

2

1

2

1

Onde: rt é a relação

de transformação

2211

21

.. IUIU

PP

Primário:

ligado à

fonte

Secundário:

ligado à

carga

28/03/2017

8

5-RETIFICAÇÃO 1 MEIA ONDA (Boylestad, item 2.7)

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 15

Vfonte

Vcarga

Diodo ideal

+

-

tempo

tempo

Vdiodo

PIV

Tensão de pico reversa (PIV):

quando o diodo está

reversamente polarizado.

tempo

RL

5-RETIFICAÇÃO 1 MEIA ONDA

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 16

RL

Modelo simplificado

Vcarga

tempo

tempo

VdiodoVT

PIV

+

-

tempo

v max -VT

VT

Diodo modelo simplificado

VfonteVdiodo

28/03/2017

9

5-VALOR MÉDIO na carga (VDC) - ½ ONDA

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 17 17

senwtVty

ondedttyT

máx

0

:,1

VRL = Vmedio =

VDC=Vmáx.0,318

Caso o valor da tensão

da barreira de

potencial seja

considerada, o nível DC

da tensão retificada

pode ser aproximado

para:

VRL = Vmedio =

VDC=(Vmáx-VT).0,318

5-VALOR EFICAZ

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 18

T

dttyT

0

21

28/03/2017

10

5.1-TENSÃO DE PICO INVERSA (TPI)

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 19

TPI =

Também denominada TPR( tensão de pico reversa) ou PIV (peak

inverse voltage).

É de grande importância para o dimensionamento dos diodos que

farão parte do Retificador, pois é a máxima tensão nominal suportável

pelo diodo quando em polarização reversa. Tal situação ocorre toda vez

em que o(s) diodo(s) do circuito retificador não estiver(em) conduzindo

ou seja reversamente polarizado(s).

1/2 onda TPI do diodo Vmax

Datasheet – Folha de especificações

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 20

28/03/2017

11

5.2-RIPPLE

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 21

Tensão de ondulação: desvio da tensão na carga a partir do seu valor

médio. Indica o grau de pureza de uma CC.

No caso de uma CC pura, o ripple é zero.

%100.)(

)(

dc

r

V

rmsVr

dctensão

rmsrippledetensãor

r

a) Meia-onda

5.2-CÁLCULO RIPPLE ½ ONDA

AT08- Retificação meia onda 22

r

b) Meia-onda puro

rVVr dc..32

Expressões aproximadas para o cálculo do ripple:

VmrmsVr 385,0)(

LRCfr

...32

1

Cálculo do ripple para meia onda:

1. Do apêndice B do Boylestad:

2. Vdc para retificação de

meia onda:

VmVm

Vdc 318,0

3. Ripple de meia onda:

%121%100.318,0

385,0

Vm

Vmr

29 Mar 17

a) Meia-onda

28/03/2017

12

5.2-Cálculo ripple ½ onda com filtro capacitivo

AT08- Retificação meia onda 23

r

b) Meia-onda com filtro capacitivo

rVVr dc..32

Expressões aproximadas para o cálculo do ripple:

LRCfr

...32

1

29 Mar 17

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 24

5.3-DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE TRANSFORMADOR

)(100.arg

IP

P

dortransforma

ac

ef

dc

)(.2

maxmaxmax

argII

PIVP

acdc

)(222

.2

.

maxmaxmax IIIPIV

P

IVP

dortransforma

dortransforma

ef

efefef

Capacidade de energia do retificador de meia onda em função da

potência contínua na carga.

Rendimento

)(2868,022

2IV

Substituindo II e III em I:

ac

dortransforma

dc

ef

PP

arg

Reorganizando I e substituindo o

valor de IV em I:

acdortransforma dcef PParg

49,3

Mas:

e

28/03/2017

13

QUADRO RESUMO

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 25

Parâmetro Meia Onda

Número de diodos 1

Frequência de saída Freqentrada

Tensão Média na Carga -VDC= VCC (V) Vmáx/

Tensão Eficaz na Carga -Vef (V) Vmáx /2

Máxima tensão reversa-PIV = TPI (V) >Vmáx

Ripple -Fator de ondulação (%) 120

Capacidade de potência (VA) do transformador

em relação à potência contínua na carga. (VA)3,49xPDC - (primário

e secundário)

5-PREPARAÇÃO ROTEIRO RETIFICAÇÃO 1 ½ ONDA

29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 26

Borne SINDAL

Bloco de terminais de “x” vias (KR2, KR4)