Retificadores com diodos - GESEP
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ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Aula 04 – Retificadores com diodos Prof. Heverton Augusto Pereira Universidade Federal de Viçosa - UFV Departamento de Engenharia Elétrica - DEL Gerência de Especialistas em Sistemas Elétricos de Potência – Gesep [email protected] www.gesep.ufv.br TEL: +55 (31) 3899-3266 Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV 1 Conteúdo ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Tópicos 01 - Introdução 02 - Diodos de potência e circuitos RLC chaveados 03 - Retificadores com diodos 04 - Transistores de potência 05 Conversores CC-CC 06 Tiristores 07 Retificadores controlados 08 - Controladores de tensão CA 09 - Conversores CC-CA 10 - Inversores de pulso ressonante Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Introdução ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • Um retificador é um circuito que converte um sinal CA em um sinal unidirecional, ou seja, é um conversor CA-CC. • Dependendo do tipo de alimentação de entrada, os retificadores são classificados em: • monofásicos e • trifásicos. Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Parâmetros de desempenho ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • O desempenho de um retificador é normalmente avaliado em termos dos seguintes parâmetros: • O valor médio da tensão de saída (da carga), VCC • O valor médio da corrente de saída (da carga), ICC • A potência CC de saída, • O valor eficaz (rms) da tensão de saída, Vrms • O valor eficaz (rms) da corrente de saída, Irms • A potência CA de saída Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Parâmetros de desempenho ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • A eficiência (ou razão de retificação) de um retificador, que é uma figura de mérito e nos permite comparar a eficácia, é definida como: • O valor eficaz (rms) da componente CA da tensão de saída é: • O fator de forma, que é uma medida da forma da tensão de saída, é: Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Parâmetros de desempenho ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • O fator de ondulação ou fator de ripple, que é uma medida do conteúdo de ondulação, é definido como: • O fator de ondulação pode ser expresso como: • O fator de utilização do transformador é definido como: Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Parâmetros de desempenho ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • O fator de potência pode ser indicado como: • O fator de crista, muitas vezes, é de interesse para especificar as capacidades de corrente dos dispositivos e componentes. • O fator de crista da corrente de entrada é definido como a relação entre os valores máximo e eficaz dessa corrente: Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores monofásicos de meia onda ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • Apenas um diodo. Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores monofásicos de onda completa ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • Retificador de onda completa com transformador com derivação central: Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores monofásicos de onda completa ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Determine: • Rendimento • FF • FR • FUT Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores monofásicos de onda completa ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • Retificador de onda completa em ponte: Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores monofásicos de onda completa ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • Vantagens e desvantagens de retificadores com derivação central e em ponte: Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores monofásicos de onda completa com carga RL ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA 2 condições: • Modo contínuo • Modo descontínuo Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores monofásicos de onda completa com carga RL ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA 2 condições: • Modo contínuo • Modo descontínuo Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores monofásicos de onda completa com carga ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA altamente indutiva • Se a carga for altamente indutiva, a corrente de carga permanecerá quase constante, com poucas ondulações, e a corrente de entrada será como uma onda quadrada. • O fator de deslocamento é definido como: • Já o fator harmônico da corrente de entrada é determinado como: • O fator de potência de entrada é Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores polifásicos em estrela ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores polifásicos em estrela ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores trifásicos em estrela ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores trifásicos em estrela ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Formas de onda e tempos de condução dos diodos: Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores trifásicos em ponte com carga RL ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • i0(ωt = 2p/3) = I0. Aplicando essa condição, obtemos o valor de I0 como: • o que resulta em: • A corrente rms no diodo pode ser encontrada a partir da equação acima como: Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores trifásicos em ponte com carga RL ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • e a corrente rms de saída, então, é passível ser determinada pela combinação das correntes rms de cada diodo como • A corrente média em um diodo também pode ser encontrada Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Retificadores trifásicos com carga altamente indutiva ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • A série de Fourier da corrente de entrada é dada por • O valor rms da n-ésima harmônica da corrente de entrada é dado por • O valor rms da componente fundamental da corrente é Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Tensão de saída com filtro LC ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Efeitos das indutâncias da fonte e da carga ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • Retificador trifásico em ponte com indutâncias na fonte: Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Efeitos das indutâncias da fonte e da carga ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • Retificador trifásico em ponte com indutâncias na fonte: Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Efeitos das indutâncias da fonte e da carga ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • A tensão sobre L2 é • Assumindo um aumento linear da corrente i de 0 até ICC: • A redução da tensão média por conta das indutâncias de comutação é de Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Considerações práticas para a seleção de indutores e capacitores ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • Os capacitores CA de filme usam um filme de polipropileno metalizado. • Oferecem capacitância com tolerância pequena, correntes de fuga muito baixas e pequena variação da capacitância com a temperatura. • Possuem baixas perdas, onde uma resistência série equivalente (ESR) e um fator de dissipação muito baixo permitem uma densidade de corrente relativamente alta. Fonte: http://old.weg.net/br/Produtos-eServicos/Controls/Capacitores-eCorrecao-do-Fator-dePotencia/Capacitores-de-Polipropileno • Combinação de alta capacitância e baixo FD, o que permite altas correntes CA. Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Considerações práticas para a seleção de indutores e capacitores ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • Os capacitores cerâmicos tornaram-se os capacitores proeminentes, de uso geral, especialmente em circuitos integrados com tecnologia de montagem em superfície, em que seu baixo custo faz que sejam atraentes. • Um capacitor eletrolítico de alumínio consiste em elementos capacitores enrolados e embebidos em eletrólito líquido, conectados a terminais e selados em uma lata. • Esses capacitores geralmente oferecem valores de capacitância de 0,1 μF a 3 F e faixas de tensão de 5 V a 750 V. Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV Considerações práticas para a seleção de indutores e capacitores ELT 313 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA • Os capacitores de tântalo sólido são dispositivos polarizados (tensão reversa máxima de 1 V) com terminais distintos, positivo e negativo, e são oferecidos em vários estilos. • Os valores típicos de capacitância são de 0,1 μF, a 1000 μF, e as faixas de tensão vão de 2 V a 50 V. • Os supercapacitores oferecem valores extremamente elevados de capacitância (farads) em várias opções de encapsulamento que satisfazem as exigências de perfil baixo, montagem de superfície through hole e alta densidade. Prof. Heverton Augusto Pereira – Departamento de Engenharia Elétrica – UFV
