Ret. Trifásico

Anlise de Circuitos Eletrnicos Industriais

ACEI

Retificador Trifsico de Meia Onda e Onda Completa

Aplicao Prtica

Centro Federal de Educao Tecnolgica de Minas Gerais

Campus III Leopoldina Eletrotcnica - Automao Industrial

Autor: Deborah Freitas Ferreira

Joo Vitor Machado Mariquito

Professor: Larcio Mattos

Leopoldina, MG Brasil. Setembro de 2011.


Eletrotcnica Controle e Automao. Anlise de Circuitos Eletrnicos Industriais

2 Relatrio de ACEI Retificador trifsico de Meia Onda e Onda Completa

Sumrio: 1. Retificador Trifsico de Meia Onda e Onda Completa ............................................ 3

1.1. Introduo....................................................................................................... 3

1.2. Objetivo .......................................................................................................... 4

1.3. Materiais utilizados ......................................................................................... 4

1.4. O que se pede.................................................................................................. 4

1.5. Pequenas Consideraes ................................................................................. 4

1.6. Desenvolvimento e Anlise dos Resultados ..................................................... 4

1.6.1. Tenso e Corrente na Fonte ...................................................................... 4

1.6.2. Tenses na Carga ..................................................................................... 7

1.6.3. Mxima Tenso Reversa no Diodo ........................................................... 9

1.7. Resultados Experimentais ............................................................................. 11

1.8. Comparao de Resultados ........................................................................... 12

1.9. Concluso ..................................................................................................... 12




1. Retificador Trifsico de Meia Onda e Onda Completa

1.1. Introduo

Existem vrias maneiras de utilizar o diodo na construo de circuitos retificadores,

sendo possvel a retificao de meia onda, de onda completa e ainda retificao com

duplicao ou multiplicao da tenso de pico da fonte geradora.

Na Figura 1 apresentado o diagrama do circuito retificador trifsico de meia onda,

chamado de retificador de meia onda. Este circuito construdo com trs diodos, sendo

cada diodo ligado a uma fase, tendo os trs catodos curto-circuitados e ligados em srie

ao resistor de carga.

As fontes representam um gerador de tenso alternada trifsica, e a resistncia uma

carga qualquer.

V1

125 Vrms

60 Hz

0

V2

125 Vrms

60 Hz

120

V3

125 Vrms

60 Hz

-120

D1

1N4007

D2

1N4007

D3

1N4007

R1105

4

3

2

0

0

1

Figura 1: Retificador de meia onda.

Na Figura 2 apresentado o diagrama do circuito retificador trifsico de onda

completa. Este circuito construdo com seis diodos, sendo que os diodos foram ligados

em srie, de dois a dois, formando 3 pares conectados em paralelo. Cada par foi ligado a

uma fase, tendo os seis catodos curto-circuitados e ligados em srie ao resistor de carga.

V1

125 Vrms

60 Hz

0 V2

125 Vrms

60 Hz

120 V3

125 Vrms

60 Hz

-120

D11N4007

D21N4007

D31N4007

D41N4007

D51N4007

D61N4007

R1105

0

12

3

4

5

Figura 2: Retificador de onda completa.




1.2. Objetivo

Como alguns aparelhos eletrnicos precisam de uma tenso retificada, devido ao seu

sistema de alimentao no funcionar com tenso em regime de gerao, ou seja,

alternada, esta prtica veio a nos deixar aptos a produzir, caso necessrio, e instalar um

retificador trifsico de meia onda em determinado segmento industrial ou similar.

1.3. Materiais utilizados

Devido falta de tempo, esta prtica foi realizada com o auxilio de um software de

simulao, chamado Multisim, e os materiais necessrios foram apenas um computador

com o software.

1.4. O que se pede

Para este relatrio, nos foi pedido:

Vpp, Vv e Vm na carga

Tenso e corrente na fonte forma de onda

Tenso e corrente na carga forma de onda

Mxima tenso reversa no diodo valores e forma de onda

1.5. Pequenas Consideraes

Deve-se levar em conta que:

O valor das fontes usadas de 125V.

A queda de tenso em cada diodo de 0,7V.

O valor da resistncia usada nos retificadores de 105.

1.6. Desenvolvimento e Anlise dos Resultados

1.6.1. Tenso e Corrente na Fonte

Para isso, inserimos em paralelo com a fonte um osciloscpio de trs canais, para

podermos enxergar as formas de onda das trs fases, como mostra a figura 3.

Figura 3: Posicionamento do osciloscpio




Na figura 4, possvel ver as tenses trifsicas posicionadas em relao ao eixo

x. Considerando as cores para diferenciar cada fase, segue a correspondncia das fases:

Amarelo: Fase A (fase 0)

Azul: Fase B (fase 120)

Rosa: Fase C (fase -120)

E para as correntes, utilizamos o mesmo princpio, porem inserimos uma ponteira

que representa um alicate ampermetro, em cada fase, e mantemos a correspondncia de

cores. A figura 5 representa a forma de onda das trs correntes, e a figura 6 mostra as

mesmas correntes, porm posicionadas em relao ao eixo x, e nela podemos ver que,

quando um diodo para de conduzir, sua respectiva fase para de inserir corrente no

sistema e d lugar a prxima fase (0 120 - 120).

Figura 4: Tenso na Fonte referida ao eixo x

Figura 5: Correntes na fonte

Figura 6: Correntes na fonte referida ao eixo x




O circuito que mede as tenses da fonte no retificador de onda completa est

representado na Figura 7. A tenso foi medida conectando os terminais do osciloscpio

nas fontes das respectivas fases em relao ao ponto comum.

V1

125 Vrms

60 Hz

0 V2

125 Vrms

60 Hz

120 V3

125 Vrms

60 Hz

-120

D11N4007

D21N4007

D31N4007

D41N4007

D51N4007

D61N4007

R1105

4

5

XSC1

Tektronix

1 2 3 4 T

G

P

0

1

2

3

Figura 7: Circuito para medir tenso na fonte.

As tenses da fonte esto representadas no osciloscpio na Figura 8.

Figura 8: Tenses na fonte referidas ao eixo x.

Num determinado instante do experimento do circuito dois diodos esto

conduzindo em sentidos diferentes em relao a fonte, que chamaremos de sentido

positivo e sentido negativo. A fonte conectada ao diodo que conduz positivamente

apresenta corrente positiva e a fonte que est conectada ao diodo que conduz

negativamente apresenta corrente negativa, enquanto a terceira fonte apresenta corente

de valor zero, pois seu diodo no conduz. Analisando as Figuras 10 e 11 vemos que

sempre teremos uma corrente positiva, uma negativa e outra nula, variando na linha do

tempo.

Para medir as corentes, foi colocada uma ponteira (no sentido da corrente) entre

o diodo e a fonte para cada fase e as ponteiras foram ligadas aos canais do osciloscpio.

A Figura 9 mostra o circuito para medir as correntes na fonte.




Figura 9: Circuito para medir corrente na fonte.

Figura 10: Correntes na fonte.

Figura 11: Correntes na fonte referidas ao eixo x.

1.6.2. Tenses na Carga

Valor Mdio Vm:

Para achar o valor mdio (Vm), coloca-se um multmetro em paralelo com a

resistncia, e como a tenso depois do retificador fica contnua (somente semicclo

positivo), configura-se o multmetro para funcionar em CC, como mostram as figuras

12 e 13, e como pode ser visto, os valores de Vm so, respectivamente, para os

retificadores de meia onda e onda completa, 145,225V e 290,26V.




Figura 12: Tenso mdia: Vm Retificador de meia onda

Figura 13: Tenso mdia: Vm retificador de onda completa

Valor de pico Vp e Valor de vale Vv:

Para achar estes valores, foi inserido em paralelo com a resistncia um osciloscpio,

que mede a forma de onda da tenso em cima da resistncia, e utilizando uma

ferramenta do mesmo, chamada cursor, foi possvel ver os valores Vm e Vp da onda.

As figuras 14 e 15 mostram como foi inserido o osciloscpio, e as figuras 16 e 17 as

formas de onda da tenso na resistncia, juntamente com os valores correspondentes.

Figura 14: Posicionamento do osciloscpio meia Onda




Figura 15: Posicionamento do osciloscpio Onda completa

Figura 16: Valores de pico e de vale Meia onda

Figura 17: Tenses de vale e de pico Onda completa

Os valores encontrados foram: Vp igual a 175,85V, Vv igual a 90,24V (meia

onda) e Vp igual a 304,04 e Vv igual a 267,36.

1.6.3. Mxima Tenso Reversa no Diodo

Retificador de meia onda:




Quando um diodo est conduzindo, ou seja, diretamente polarizado, a tenso em

cima do mesmo igual a sua queda de tenso, 0,7V. Mas quando o mesmo est em

regime reversamente polarizado, a queda de tenso igual diferena entre as fases que

esto atuando sobre ele, e isso chamado de tenso reversa no diodo. Para mostrar essa

tenso, colocamos um canal do osciloscpio em paralelo com um dos diodos, e o outro

canal em paralelo com duas fases, isso nos mostra o Vp e o Vv reverso no diodo, como

mostram as figuras 20 e 21. J as figuras 18 e 19 mostram como inserimos o

osciloscpio no circuito.

Como podemos ver o VP reverso e o VV reverso valem, respectivamente, - 305,20V e -

265,75V (meia onda) e -304.39 V e - 264.907 V(onda completa).

Figura 18: Posicionamento do osciloscpio no retificador de meia onda

Figura 19: Posicionamento do osciloscpio no retificador de onda completa




Figura 20: Mxima tenso reversa no diodo - meia onda

Figura 21: Mxima tenso reversa no diodo onda completa

1.7. Resultados Experimentais

Os resultados obtidos no experimento esto sintetizados nas tabelas abaixo.

RETIFICADORES

TENSES NA CARGA MEIA ONDA ONDA COMPLETA

Vm Tenso mdia 145,23V 290,26V

Vpk Tenso de pico 175,85V 304,04V

Vv Tenso de vale 90,24V 267,36V

Tabela 1: Tenses na carga.




DIODOS

TENSES REVERSAS MEIA ONDA ONDA COMPLETA

Vpk Tenso de pico - 305,20V - 304,04V

Vv Tenso de vale - 265,75V - 267,36V

Tabela 2: Tenses no diodo.

1.8. Comparao de Resultados

Como podemos ver atravs das simulaes, quando mudamos o tipo de retificador, a

tenso que atua sobre a resistncia muda de valores, como mostra a tabela 1, no item

1.7, ou seja, o valor Vm, Vpk e Vv mudam tambm. Porem, o que continua constante so

os valores de Vpk reverso e Vv reverso no diodo, pois qualquer dos diodos fica sobre atuao

de 2 fases constantemente.

1.9. Concluso

Com esta prtica, conclumos que, quando necessitamos de uma tenso retificada na

carga de valor mdio, usamos o retificador trifsico de meia onda, mas quando

necessitamos de uma tenso retificada entre fases, usamos o retificador trifsico de onda

completa.

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