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  • ELECTRNICA DE POTNCIA

    AULA2- Dispositivos de potncia: caractersticas e funcionamento. 2.5 .Retificador controlado de meia onda e onda completa.

    1

    Adaptado por: Eng.Andr L.Ricardo

    A POLITCNICA

    Universidade Politcnica

    INSTITUTO SUPERIOR UNIVERSITRIO DE TETE ISUTE

  • Sumrio

    1.Introduo

    2.Retificadores Monofsicos Controlados com Comutao na Frequnciada Rede

    - Meia onda

    - Onda completa

    2

  • 1.Introduo Retificadores com diodos no permitem o controle

    da potncia DC de sada.

    Os retificadores controlados podem operar com:

    chaveamento em baixa frequncia(fsou 2fs, sendo fsa frequnciada rede eltrica);

    chaveamento em alta frequncia.

    3

    Diagrama de blocos de um retificador controlado.

  • 1.Introduo Um conversor AC-DC pode operar nos dois sentidos:

    Convertendo potncia AC em DC(com amplitude varivel).

    Convertendo potncia DC em AC(com caractersticas ajustveis). Neste caso o conversor se comporta como um inversor e para isso necessrio uma fonte de potncia DC conectada em Vd, de modo que a corrente Id se torne negativa.

    4

  • 2. Retificadores Monofsicos Controlados com Comutao em Baixa Frequncia

    5

  • 2.Retificadores com Comutao em Baixa Frequncia

    Tipo mais simples de retificadores controlados monofsicos onde a frequnciade comutao das chaves semicondutoras de potncia prxima da frequnciada rede eltrica.

    Utilizam controle de fase para os dispositivos semicondutores de potncia.

    So classificados em:

    Retificador controlado monofsico de meia onda;

    Retificador controlado monofsico de onda completa.

    6

  • 2.1. Retificador Monofsico Controlado de Meia Onda

    7

  • 2.1.Retificador Controlado Monofsico de Meia Onda

    Circuito pouco utilizado na prtica pois produz alta ondulao na tenso de sada.

    O SCR pode entrar em conduo(disparar) apenas nos ciclos positivos (VAK>0), caso receba um pulso de corrente positiva no terminal degate(IG>0).

    ngulo dedisparo() definido como a diferena entre o instante de cruzamento pelo zero e o instante de disparo do tiristor.

    A corrente da fonte no est o tempo todo em fase com atenso da fonte (mesmo no caso puramente resistivo) FP

  • Cont.

    9

    Sendo 0 , o ngulo de disparo do SCR.

    A partir do controle do ngulo de disparo possvel variar a potncia fornecida carga.

  • Cont. A tenso mdia pode ser estimada a partir de:

    Sendo Vmax o valor mximo da tenso de alimentao CA.

    O valor eficaz da tenso na sada :

    Observa-se que, quando 0, as expresses acima tendem para os valores obtidos no retificador de meia onda no controlado:

    10

  • Cont.

    Considerando carga indutiva (R-L):

    11

    Quando o SCR estiver ligado:

  • Cont.

    12

    Circuito para o disparo do tiristor Utilizando Resistores e Capacitor:

  • Cont. Um sinal alternado desfasado de Vs, produzido pelo circuito

    de disparo.

    O ajuste de R2 regula a defasagem e consequentemente o ngulo de disparo.

    Embora de simples construo esse circuito tem algumas limitaes:

    No consegue uma variao de de 0 a 180o;

    Influencia no comportamento da corrente da carga.

    13

  • 2.2. Retificador Monofsico Controlado de Onda Completa

    14

  • Retificador Controlado Monofsico de Onda Completa

    Circuito com transformador de derivao central:

    Os tiristoresT1e T2esto polarizados diretamente em ciclos opostos da tenso VS.

    15

  • Cont.

    O disparo dos tiristores, est condicionado ao pulso de corrente de gate.

    Conduo com Vs>0 e Conduo com Vs< 0

    Cada tiristor disparado uma vez por ciclo da linha CA.

    A corrente da fonte no est o tempo todo em fase com a tenso da fonte (mesmo no caso puramente resistivo) FP < 1.

    16

  • Cont.

    17

  • Cont.

    A partir do controle do ngulo de disparo possvel variar a potncia fornecida carga.

    A tenso mdia pode ser estimada a partir de:

    O Valor eficaz da tenso :

    18

  • Cont.

    Efeito de uma carga indutiva:

    A ondulao da corrente tende a ser reduzida com o aumento da indutncia da carga.

    19

  • Cont.

    Quando L >> R (L ):

    Para = 0

    20

  • Cont. Quando L >> R (L ):

    21

    Para = 45 Para = 90 Para = 135

  • Cont. (Quando L >> R (L ): A tenso mdia na carga dada por:

    A tenso eficaz na carga igual da fonte (e independente de ):

    A tenso mdia normalizada definida por:

    22

  • Cont.

    Quando L >> R (L ):

    Operao no modo de inverso:

    Quando > 90oa tenso mdia de sada negativa e o conversor como um inversor.

    A transferncia de potncia do lado CC para o CA somente possvel com a conexo de uma fonte de tenso no lado CC.

    Um exemplo de aplicao um motor de corrente contnua que opera em condies regenerativas.

    23

  • Cont. Circuito em ponte:

    Uma ponte de tiristores, utilizada para produzir um sinal retificado em onda completa.

    As formas de onda so semelhantes s do retificador de onda completa com transformador de derivao central.

    A principal diferena est na mxima tenso reversaque precisa ser suportada por cada tiristor.

    Os tiristoresdevem ser disparados aos pares:

    T1e T2devem ser disparados durante os ciclos positivos de Vs.

    T3e T4devem ser disparados durante os ciclos negativos de Vs.

    24

  • Cont.

    25

    Totalmente controlado

  • Cont.

    26

    Para garantir o disparo simultneo, utiliza-se o mesmo sinal de disparo para os tiristores T1 e T2/ T3 e T4. Os sinais de cada ramo da ponte so semelhantes aos de retificadores controlados de meia onda. A ondulao da tenso de sada reduzida em comparao ao retificador controlado de meia onda.

  • Cont.

    Considerando que a indutncia de carga muito maior que a resistncia(L >> R):

    27

  • Cont.

    A corrente na carga tende a um valor constante.

    A corrente exigida da fonte uma onda quadrada com a mesma frequnciada tenso de alimentao CA, porm defasada em .

    A operao pode ser ajustada para os modos de retificao ou inverso a partir da variao do ngulo de disparo ( ).

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  • EXERCICIOS

    1)Um retificador controlado de onda completa utiliza um transformador de derivao central (1:3) e conectado numa fonte de 220 V. Considerando que a carga uma resistncia de 100 , encontre os valores do ngulo de disparo de modo que:

    a.O valor mdio da tenso na carga 250 V. b.A corrente eficaz na carga 30 A. c.O fator de potncia do conversor 0,85. 2)Num retificador de onda completa controlado em

    ponte com carga predominantemente indutiva alimentado por uma fonte de 330 V,encontre:

    a.O ngulo de disparo necessrio para que o valor mdio da tenso na carga seja 100 V.

    b.O fator de potncia para = 25o. Considere R = 150 .

    29

  • Cont.

    3)Para o retificador da questo 02, encontre os valores RMS e mdio da corrente sobre cada tiristor.

    4)Calcule as perdas associadas aos tiristoresno circuito da questo 05. Considere que foram utilizados tiristoresdo modelo TIC 106 conforme datasheetem anexo.

    5)Explique o funcionamento do retificador elevador monofsico e indique suas vantagens em relao aos retificadores com comutao na frequnciada rede.

    30

  • Bibliografia ALMEIDA, Jos Luis Antunes de. Estude e Use Dispositivos

    Semicondutores Tiristores. Editora rica.

    Rashid, Muhammad H. Power Electronics Handbook, Devices, Circuits and Applications, SegundaEdio, Elsevier, 2007.

    Ahmed, Ashfak. Eletrnica de Potncia, Wiley, Pomilio, Jos Antenor. Eletrnica de Potncia , Faculdade de Engenharia Eltrica e de Computao, UNICAMP, 1998, Revisado em 2002.

    31