Sétima aula

Eletrônica de Potência




Circuitos e Retificadores com Diodos;
Capítulo 3, págs. 55 à 63 do livro texto;
Aula 10;
Professor: Fernando Soares dos Reis;
Sumário

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
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


Capítulo 3
Introdução;
3.4 Diodos de Comutação;
3.5 Recuperação da Energia Armazenada Utilizando um Diodo
de Comutação;
3.6 Retificadores Monofásicos de Meia Onda;
RESUMO;
PROBLEMAS;
Introdução

Estudaremos o fenômeno da comutação nos
diodos, para tanto iremos nos valer de dois
circuitos típicos de fontes chaveadas os conversor
Redutor e Forward;

Iniciaremos nesta aula o estudo dos circuitos
retificadores;
3.4 Diodos de Comutação
freewheeling diode
3.4 Diodos de Comutação
 A operação
do CKT pode ser dividida
em dois modos ou duas etapas;
MODO 1
VS
i1 (t ) 
R
R
t 

1  e L 




MODO 2
i2 (t )  I1 e
t
R
L
Exemplo 3.3
CKT abaixo tem-se: L=220 H, R=0 , e tensão
VS =220V. (a) Desenhar a forma de onda da corrente
de carga se a chave for fechada por um tempo t1 =
100 s e em seguida aberta. (b) Determinar a energia
armazenada no indutor da carga.
 No
Exemplo 3.3

No CKT abaixo tem-se: L=220 H, R=0 , e tensão VS =220V. (a)
Desenhar a forma de onda da corrente de carga se a chave for fechada por
um tempo t1 = 100 s e em seguida aberta. (b) Determinar a energia
armazenada no indutor da carga.
VS
i (t )  t
L
1 2
E  L i  1,1 J
2
3.5 Recuperação da Energia Armazenada
Utilizando um Diodo de Comutação
No circuito ideal sem perdas a energia
armazenada no indutor é mantida neste
porque não há perdas resistivas.
 Em um circuito prático é desejável
melhorar a eficiência retornando a energia
armazenada à fonte de alimentação.

3.5 Recuperação da Energia Armazenada
Utilizando um Diodo de Comutação
Enrolamento de realimentação
feedback winding
N2
a
N1
3.5 Recuperação da Energia Armazenada
Utilizando um Diodo de Comutação
3.5 Recuperação da Energia Armazenada
Utilizando um Diodo de Comutação
vD  VS 1 a 
Modo 1
VS
i1 (t )  iS (t ) 
t
Lm
VS
I0 
t1
Lm
3.5 Recuperação da Energia Armazenada
Utilizando um Diodo de Comutação
di1 VS
Lm

0
dt
a
Modo 2
VS
VS
iS (t )  
t
t1
a Lm
Lm
t2  a t1
VS
VS
iS (t  t 2 )  
t2 
t1  0
a Lm
Lm
Ao término deste modo em t = t2, toda a energia
armazenada no indutor Lm é devolvida à fonte.
3.5 Recuperação da Energia Armazenada
Utilizando um Diodo de Comutação
Exemplo 3.5

No CKT abaixo tem-se: Lm=250  H, N1=10 e N2=100. A tensão VS
=220V não há corrente inicial na circuito. Se a chave S1 for fechada
por um tempo t1=50 s e em seguida aberta, (a) determinar a tensão
reversa no diodo D1 , (b) o valor máximo da corrente primária, (c) o
valor máximo da corrente secundária, (d) tempo de condução do
diodo D1 e a energia fornecida pela fonte.
vD  VS 1 a 
vD  2420 V
VS
i1 (t )  iS (t ) 
t
Lm
I 0  44 A
t2  a t1
t2  500 s
1 2
E  L i  1,1 J
2
E  242 mJ
3.6 Retificadores Monofásicos de
Meia Onda
Um retificador é um circuito que converte um
sinal CA em um sinal unidirecional;
 Não é muito utilizado na industria, monofásico;
 Funcionamento;

Exemplo 3.6

O CKT abaixo tem uma carga puramente resistiva de valor R.
Determinar (a) a eficiência, (b) o fator de forma, (c) o fator de
ondulação, (d) o fator de utilização do transformador, (e) a tensão de
pico inverso (PIV) do diodo D1 e (f ) o CF da corrente de entrada.
Retificadores Monofásicos de
Meia Onda Carga RL
 Haverá
uma defasagem entre a tensão e a
corrente;
 Simula o comportamento de uma máquina CC;
Vm
Vmédio 
2
 

0
sen t d (t )
Vm
Vmédio  1  cos(    )
2
Vm
Vmédio 
2
Agora  = 0 e o valor médio
da tensão de saída aumenta.


0
sen t d (t )
Vm
Vmédio 

Retificadores Monofásicos
Carregador de Baterias
E
Vm sen   E
E
  sen
Vm
1
E
   
Problema
E
E
 3.19
Pág. 117: A tensão de bateria do CKT abaixo é
E=20V e sua capacidade é de 200 Wh. A corrente média de
carga deve ser I=10A. A tensão de entrada primária é
Vp=120V, 60 Hz e o transformador tem uma relação de
espiras de n=2:1. Calcular (a) o ângulo de condução  do
diodo, (b) a resistência de limitação da corrente R; (c) a
especificação de potência Pr de R; (d) o tempo de carga h
em horas; (e) a eficiência  do retificador e (f) a tensão de
pico inverso PIV do diodo.
RESUMO
 Os
diodos quando utilizados em circuitos
retificadores, geram tensões de saída fixa;
 As leis básicas de CKTs são essenciais para uma
boa compreensão dos fenômenos estudados;
 A qualidade de nosso circuito pode ser aferida em
função de uma série de parâmetros conhecidos
como fatores de mérito;