Disciplina de Eletrônica de Potência Disciplina de Eletrônica de
Propaganda
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA Disciplina de Eletrônica de Potência – ET66B Aula 7 – Retificador monofásico onda completa a diodo Prof. Amauri Assef [email protected] UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 1 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Retificador Monofásico Onda Completa com Ponto Médio c) Estudo do Comportamento do Transformador A corrente de carga será considerada isenta de harmônicas. UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 2 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Formas de onda: UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 3 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Corrente eficaz de um enrolamento secundário I s 1ef = I s 2 ef = 1 2π π ∫I 2 Lmed d ( ωt ) I s 1ef = I s 2 ef = 0 ,707 I Lmed 0 Potência aparente de um enrolamento secundário S s 1 = V 2 ef I s 1ef S s1 0 ,707 V Lmed I Lmed = = 0 ,785 V Lmed I Lmed 0 ,9 Onde: V 2 ef V Lmed = 0 ,9 UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 4 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Potência aparente total no enrolamento seundário S 2 = S s1 + S s 2 S 2 = 1,57 V Lmed I Lmed Como: PL = V Lmed I Lmed Obtêm-se: S 2 = 1,57 PL PL representa a potência transferida a carga Transformador é mal aproveitado dimensionamento com potência aparente igual a 157% da potência de carga UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 5 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Vantagens do retificador de Onda Completa em relação ao Meia Onda: Não existe componente contínua de corrente circulando no secundário, não aparecendo então o fenômeno da saturação do transformador; A tensão média na carga é duas vezes maior; A corrente de carga apresenta menor distorção harmônica. UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 6 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Exercício: Seja o retificador monofásico onda completa com ponto médio, tensão no enrolamento primário de 220V/60Hz e a relação de transformação 2:1. Para uma fonte de corrente de 3,96A como carga da aula anterior, determinar: (a) a corrente eficaz em cada enrolamento, (b) a potência aparente do transformador, (c) fator de potência do retificador e, (d) desenhar formas de tensão na carga e corrente nos diodos. I s 1ef = I s 2 ef = 0 ,707 I Lmed I 1ef N2 I Lmed = N1 PL = V Lmed I Lmed S 2 = 1,57 PL UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 7 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Retificador Monofásico Onda Completa em Ponte a) Carga resistiva Formas de onda similares ao retificador com ponto médio. UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 8 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Retificador Monofásico Onda Completa em Ponte Etapas de funcionamento Equacionamento: Etapa 1: 2V0 sen( ωt ) = RiL ( ωt ) Etapa2: UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef − 2V0 sen( ωt ) = RiL ( ωt ) Etapa 1: 0 ≤ ωt < π Etapa 2: π ≤ ωt < 2π 9 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Retificador Monofásico Onda Completa em Ponte Formas de onda Etapa 1 UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef Etapa 2 Etapa 1 Etapa 2 10 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Valor médio da tensão na carga: V Lmed = V Lmed = 1 π π ∫ 2V 2 sen ( ω t )d ( ω t ) 0 2 2V 2 π = 0 ,9V 2 Valor eficaz da tensão na carga: V Lef = ( ∫ π 1 π ) 2 2V 2 sen 2 ( ω t )d ( ω t ) 0 V Lef = V 2 UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 11 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Valor médio da corrente na carga: I Lmed V Lmed = R I Lmed 0 ,9V 2 = R Valor eficaz da corrente na carga: I Lef = V Lef I Lef = V2 R R UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 12 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Retificador Monofásico Onda Completa em Ponte b) Carga RL Formas de onda similares ao retificador com ponto médio. UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 13 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Retificador Monofásico Onda Completa em Ponte Etapas de funcionamento Equacionamento: diL ( ωt ) 2V0 sen( ωt ) = L + RiL ( ωt ) Etapa 1: Etapa 1: 0 ≤ ωt < π Etapa2: Etapa 2: π ≤ ωt < 2π UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef dt di ( ωt ) − 2V0 sen( ωt ) = L L + RiL ( ωt ) dt 14 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Retificador Monofásico Onda Completa em Ponte Formas de onda Etapa 1 Etapa 2 Etapa 1 Etapa 2 VD1 = VD4 VD2 = VD3 UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 15 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Retificador Monofásico Onda Completa em Ponte c) Estudo do Comportamento do Transformador Não depende do transformador para funcionar Transformador: Isolamento galvânico e/ou adaptação da tensão UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 16 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Retificador Monofásico Onda Completa em Ponte Formas de onda Considerando transformador ideal com enrolamentos 1:1 UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 17 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Valor eficaz da corrente do enrolamento secundário: 1 2π I 2 ef = 2π ∫ I Lmed d ( ω t ) 2 0 I 2 ef = I Lmed Valor eficaz da tensão no enrolamento secundário: V 2 ef = V Lmed 0 ,9 Tensão inversa máxima nos diodos: V Dp = UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 2V 2 Metade da tensão de pico inversa do retificador com ponto médio 18 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Potência aparente do transformador: S 2 = V 2 ef I 2 ef = V Lmed I Lmed 0 ,9 S 2 = 1,11V Lmed I Lmed Assim: PL = V Lmed I Lmed Como: Resultando em: S = 1,11 P 2 L Retificador em ponte proporciona um melhor aproveitamento do transformador que o retificador com ponto médio. UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 19 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Comparação Parâmetro Meia-onda Onda completa com ponto médio Onda completa em ponte Tensão média 0,45Vo 0,90Vo 0,90Vo Tensão negativa na carga Sim (exceto com diodo de roda livre) Não Não Número de diodos 1 2 4 Necessita de transformador Não Sim Não CC no secundário do transformador Sim Não Não Tensão reversa do diodo 1,41Vo 2,82Vo 1,41Vo UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 20 Eletrônica de Potência – RETIFICADORES A DIODO Exercício: Seja o retificador monofásico onda completa em ponte, com os seguintes valores: Vo=220V (tensão eficaz no enrolamento secundário), N2/N1=0,2, R=10Ω e L=500mH. Determinar: (a) Tensão média na carga, (b) a corrente média e a potência entregue a carga, (c) a corrente eficaz nos enrolamentos, (d) a potência aparente do transformador, e (e) fator de potência. I 2 ef = I Lmed V 2 ef PL = V Lmed I Lmed V Lmed = 0 ,9 S 2 = 1,11 PL UTFPR – Campus Curitiba Prof. Amauri Assef 21
