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ELETRÔNICA DE POTÊNCIA IELETRÔNICA DE POTÊNCIA IAula 12 Aula 12 –– ConsideraConsidera çções adicionais sobre ões adicionais sobre
retificadoresretificadores
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINAUNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINACENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLCENTRO DE CIÊNCIAS TECNOL ÓÓGICASGICAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA EL ÉÉTRICATRICACURSO DE ENGENHARIA ELCURSO DE ENGENHARIA EL ÉÉTRICATRICA
Prof. Leandro Michels, Dr. Eng.Prof. Leandro Michels, Dr. [email protected]@gmail.com
EPO I – Aula 12 – Considerações adicionais sobre reti ficadores
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EPO I – Aula 12 – Considerações adicionais sobre reti ficadores
Retificadores com filtro capacitivo apresentam Retificadores com filtro capacitivo apresentam elevadas correntes de partidaelevadas correntes de partida Em muitas aplicaEm muitas aplica çções, estes picos de corrente de ões, estes picos de corrente de partida são inaceitpartida são inaceit ááveis. Nestes casos, usaveis. Nestes casos, usa --se se circuitos limitadores de partidacircuitos limitadores de partida
LimitaLimita çção da corrente de partidaão da corrente de partida
1p
ps
VI
R=
AumentandoAumentando --se a resistência em sse a resistência em s éérie entre a fonte rie entre a fonte e o capacitor, limitae o capacitor, limita --se a corrente de partidase a corrente de partida Em regime, a resistência Em regime, a resistência éé retirada do circuitoretirada do circuito
i1
RC1v1
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LimitaLimita çção da corrente de partidaão da corrente de partida
i1
RC1vov1
Rs
NTC (resistor com coeficiente de temperatura NTC (resistor com coeficiente de temperatura negativo) negativo) →→ potências menores que 200Wpotências menores que 200W A resistência de RA resistência de R ss diminui com a elevadiminui com a eleva çção da ão da temperaturatemperatura AplicaAplica çções ões →→ Reatores para lâmpadas, pequenos Reatores para lâmpadas, pequenos equipamentos eletrônicosequipamentos eletrônicos Desvantagens Desvantagens →→ aquecimento, perdas elevadas, aquecimento, perdas elevadas, pode queimar em partidas sucessivaspode queimar em partidas sucessivas
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LimitaLimita çção da corrente de partidaão da corrente de partida
TRIAC (tiristor bidirecional) TRIAC (tiristor bidirecional) →→ potências menores potências menores que 1000Wque 1000W A resistência RA resistência R ss éé inserida somente durante a inserida somente durante a partida do circuito, sendo posteriormente partida do circuito, sendo posteriormente curtocurto --circuitadacircuitada AplicaAplica çções ões →→ Computadores, eletrodomComputadores, eletrodom éésticossticos Desvantagens Desvantagens →→ aquecimento, perdas em aquecimento, perdas em operaopera çção, custo mais elevadoão, custo mais elevado
i1
RC1vov1
T1
Rs
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LimitaLimita çção da corrente de partidaão da corrente de partida
i1
RC1vov1
S1
ContactorContactor →→ potências maiores que 1000Wpotências maiores que 1000W A resistência RA resistência R ss éé inserida somente durante a inserida somente durante a partida do circuito, sendo posteriormente partida do circuito, sendo posteriormente curtocurto --circuitadacircuitada AplicaAplica çções ões →→ NoNo--breaksbreaks , acionamento de motores, , acionamento de motores, retificadores industriaisretificadores industriais Desvantagens Desvantagens →→ a manobra mecânica pode a manobra mecânica pode provocar arco elprovocar arco el éétrico e desgaste prematurotrico e desgaste prematuro
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Transformador Transformador ∆∆∆∆∆∆∆∆--∆∆∆∆∆∆∆∆
CB
A
vAB2
vBC2
vCA2
iA2
iB2
iC2
iCA2
iAB2iBC2
vL
RL
XL
iL
C
A
vAB1
vBC1
vCA1
iCA1
iBC1
iA1
iC1
iB1 iAB1
Impacto do transformador na forma de onda da Impacto do transformador na forma de onda da corrente de entradacorrente de entrada
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ com transformador com transformador ∆∆--∆∆
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Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ com transformador com transformador ∆∆--∆∆
SecundSecund ááriorio
PrimPrim ááriorio
Formas de onda Formas de onda ∆∆∆∆∆∆∆∆--∆∆∆∆∆∆∆∆
I=50AI=50AVVoo=57=57,73V,73Vf=50Hzf=50HzN1=1N1=1N2=1N2=1
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Formas de onda Formas de onda ∆∆∆∆∆∆∆∆--∆∆∆∆∆∆∆∆
I=50AI=50AVVoo=57=57,73V,73Vf=50Hzf=50HzN1=1N1=1N2=1N2=1
SecundSecund ááriorio
PrimPrim ááriorio
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ com transformador com transformador ∆∆--∆∆
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Transformador Transformador ∆∆∆∆∆∆∆∆--YY
Impacto do transformador na forma de onda da Impacto do transformador na forma de onda da corrente de entradacorrente de entrada
N
vA2
vB2vC2
iA2
iB2iC2
vL
RL
XL
iLiA2
iB2
iC2
C
A
vAB1
vBC1
vCA1
iCA1
iBC1
iA1
iC1
iB1 iAB1
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ com transformador com transformador ∆∆--YY
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Formas de onda Formas de onda ∆∆∆∆∆∆∆∆--YY
I=50AI=50AVVoo=57=57,73V,73Vf=50Hzf=50HzN1=1.73N1=1.73N2=1N2=1
SecundSecund ááriorio
PrimPrim ááriorio
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ com transformador com transformador ∆∆--YY
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Formas de onda Formas de onda ∆∆∆∆∆∆∆∆--YY
I=50AI=50AVVoo=57=57,73V,73Vf=50Hzf=50HzN1=1.73N1=1.73N2=1N2=1
SecundSecund ááriorio
PrimPrim ááriorio
Formas de onda de corrente diferentes Formas de onda de corrente diferentes →→ espectros idênticosespectros idênticos
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ com transformador com transformador ∆∆--YY
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AssociaAssocia çção de retificadoresão de retificadores
Permite reduzirPermite reduzir --se a ondulase a ondula çção da tensão e da ão da tensão e da corrente de sacorrente de sa íídada Possibilita a divisão da potência entre os Possibilita a divisão da potência entre os retificadoresretificadores Reduz significativamente a taxa de distorReduz significativamente a taxa de distor çção ão harmônica da corrente de entrada harmônica da corrente de entrada AplicaAplica çções ões →→ acionamento de motores de grande acionamento de motores de grande potência, conversores para linhas de transmissãopotência, conversores para linhas de transmissão A A tensão/correntetensão/corrente de sade sa íída pode ser controlada da pode ser controlada →→
retificadores retificadores semicontroladossemicontrolados ou totalmente ou totalmente controlados (empregam tiristores)controlados (empregam tiristores)
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AssociaAssocia çção de retificadoresão de retificadores
AssociaAssocia çção são s éérie rie –– 12 pulsos12 pulsos
∆∆
Y∆
vL
RL
XL
iLvd1
vd2
i11
i12
i1 id1
id2
v3
v2
v1
LigaLiga çção mais usual ão mais usual →→ primprim áário em deltario em delta
1 2L d dV V V= + 1 2L d dI I I= =
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AssociaAssocia çção de retificadoresão de retificadores
AssociaAssocia çção são s éérie rie –– 12 pulsos12 pulsos
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AssociaAssocia çção de retificadoresão de retificadores
AssociaAssocia çção são s éérie rie –– 12 pulsos12 pulsos
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EPO I – Aula 12 – Considerações adicionais sobre reti ficadores
AssociaAssocia çção de retificadoresão de retificadores
AssociaAssocia çção são s éérie rie –– 12 pulsos12 pulsos
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EPO I – Aula 12 – Considerações adicionais sobre reti ficadores
AssociaAssocia çção de retificadoresão de retificadores
AssociaAssocia çção paralelo ão paralelo –– 12 pulsos12 pulsos
LigaLiga çção mais usual ão mais usual →→ primprim áário em deltario em delta Necessita reator de interfase (Necessita reator de interfase ( RR11))
∆∆
Y∆
vd1
vd2
i11
i12
i1 id1
id2
v3
v2
v1
vL
RL
XL
iL
R1
1 2L d dI I I= + 1 2L d dV V V≈ ≈
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AssociaAssocia çção de retificadoresão de retificadores
AssociaAssocia çção paralelo ão paralelo –– 12 pulsos12 pulsos
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AssociaAssocia çção de retificadoresão de retificadores
AssociaAssocia çção paralelo ão paralelo –– 12 pulsos12 pulsos
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AssociaAssocia çção de retificadoresão de retificadores
AssociaAssocia çção paralelo ão paralelo –– 12 pulsos12 pulsos
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AssociaAssocia çção de retificadoresão de retificadores
AssociaAssocia çção são s éérie rie -- sasaíída em tensãoda em tensão
Indutância de dispersão do transformador suaviza Indutância de dispersão do transformador suaviza os picos da corrente os picos da corrente
∆∆
Y∆
vL
RL
iLvd1
vd2
i11
i12
i1 id1
id2
v3
v2
v1
CL
1 2L d dV V V= + 1 2L d dI I I= =
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AssociaAssocia çção de retificadoresão de retificadores
AssociaAssocia çção são s éérie rie -- sasaíída em tensãoda em tensão
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Retificador com transformador de entradaRetificador com transformador de entrada
i1
v1 vL
N1:N2
v2
RL
XL
v1 v2
N1:N2
v1
N1:N2
v2
Ideal
r1r2x1 x2
rmxm
ZiZo
e1e2
Impacto do transformador na comutaImpacto do transformador na comuta ççãoão
Modelo idealModelo ideal Modelo realModelo real
Modelo dinâmico do transformadorModelo dinâmico do transformador
24
( )2
22 1
1o i
Nx x x x
N
= + +
( )2
22 1
1o i
Nr r r r
N
= + +
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Retificador com transformador de entradaRetificador com transformador de entrada
Impacto do transformador na comutaImpacto do transformador na comuta ççãoão
Para anPara an áálise no conversor, consideralise no conversor, considera --se a impedância se a impedância de sade sa íída do transformador e da rededa do transformador e da rede
roxo
v2 vL
RL
XL
Normalmente a impedância do transformador Normalmente a impedância do transformador éé muito muito maior que a da rede, podendo esta ser desprezadamaior que a da rede, podendo esta ser desprezada
,i ir x rede→
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Retificador com transformador de entradaRetificador com transformador de entrada
Impacto da indutância de comutaImpacto da indutância de comuta ççãoãoLc
v2 vL
RL
L1
Impacto da indutância Impacto da indutância LLcc:: DiminuiDiminui çção da tensão de saão da tensão de sa íída devido a indutânciada devido a indutância Retardo na comutaRetardo na comuta çção das correntesão das correntes DiminuiDiminui çção das derivadas de corrente nos diodosão das derivadas de corrente nos diodos
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Retificador com transformador de entradaRetificador com transformador de entrada
Impacto da indutância de comutaImpacto da indutância de comuta ççãoão
( )1
1
100sen 314
2
200mH
1µH
i
c
V t
R
L
L
== Ω==
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Retificador com transformador de entradaRetificador com transformador de entrada
Impacto da indutância de comutaImpacto da indutância de comuta ççãoão
( )1
1
100sen 314
2
200mH
1mH
i
c
V t
R
L
L
== Ω==
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Retificador com transformador de entradaRetificador com transformador de entrada
Impacto da indutância de comutaImpacto da indutância de comuta çção na tensão de ão na tensão de sasaíída de retificadores com carga RLda de retificadores com carga RL
VVLmLm →→ tensão mtensão m éédia na cargadia na carga VVLmLm ideal ideal →→ tensão mtensão m éédia ideal (dia ideal ( LLcc=0=0)) VVLmLm quedaqueda →→ queda de tensão queda de tensão procadaprocada pelo indutor pelo indutor LLcc
ideal quedaLm Lm LmV V V= −
2queda
cLm
m L IV
ω=π
m m →→ nnúúmero de pulsos do retificadormero de pulsos do retificador
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Retificador com transformador de entradaRetificador com transformador de entrada
Impacto da indutância de comutaImpacto da indutância de comuta çção no ângulo de ão no ângulo de comutacomuta çção da corrente de entrada de retificadores ão da corrente de entrada de retificadores com carga RLcom carga RL
uu →→ ângulo de comutaângulo de comuta ççãoão αααααααα→→ ângulo da corrente de entradaângulo da corrente de entrada
( ) ( )cos cos2 sen
c
o
L Iu
Vm
ωα − + α =π
uu