1 UTFPR – Campus Curitiba

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

Prof. Amauri Assef

amauriassef@utfpr.edu.br

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

Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO

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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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Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO

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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