eletrÔnica de potÊncia i aula 18 -retificadores trif ... · corrente na entrada (em cada fase)...
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1
ELETRÔNICA DE POTÊNCIA IELETRÔNICA DE POTÊNCIA IAula 18 Aula 18 -- Retificadores trifRetificadores trif áásicos em pontesicos em ponte
a tiristora tiristor
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. Eng.leandromichels@gmail.comleandromichels@gmail.com
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
2Prof. Leandro Michels
TopologiaTopologia
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
O ângulo O ângulo αααααααα éé contado a partir do ponto da interceptacontado a partir do ponto da intercepta çção de duas ão de duas tensões da fonte, e não do cruzamento por zerotensões da fonte, e não do cruzamento por zero
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
3
Modo de conduModo de condu çção contão cont íínua (0nua (0 oo<<αααααααα<60<60oo))
αααααααα ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < < α+π/3α+π/3α+π/3α+π/3α+π/3α+π/3α+π/3α+π/3Etapa 1Etapa 1
Etapa 3Etapa 3
Etapa 5Etapa 5
α+πα+πα+πα+πα+πα+πα+πα+π ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < < α+4π/3α+4π/3α+4π/3α+4π/3α+4π/3α+4π/3α+4π/3α+4π/3
Etapa 2Etapa 2
Etapa 4Etapa 4
Etapa 6Etapa 6
iL
+-
+ -
iL
+-
+ -
+
-
iL
+- +
-
+ -
iL
+- +
-
+ -
iLiL
+-
+
-
+ -
iL
+-
+
-
+ -Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
α+2π/3α+2π/3α+2π/3α+2π/3α+2π/3α+2π/3α+2π/3α+2π/3 ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < < α+πα+πα+πα+πα+πα+πα+πα+π
α+π/3α+π/3α+π/3α+π/3α+π/3α+π/3α+π/3α+π/3 ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < < α+2π/3α+2π/3α+2π/3α+2π/3α+2π/3α+2π/3α+2π/3α+2π/3
α+3π/3α+3π/3α+3π/3α+3π/3α+3π/3α+3π/3α+3π/3α+3π/3 ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < < α+2πα+2πα+2πα+2πα+2πα+2πα+2πα+2πα+4π/3α+4π/3α+4π/3α+4π/3α+4π/3α+4π/3α+4π/3α+4π/3 ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < < α+5π/3α+5π/3α+5π/3α+5π/3α+5π/3α+5π/3α+5π/3α+5π/3
4Prof. Leandro Michels
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínua nua (0(0oo<<αααααααα<60<60oo))
R=10R=10ΩΩΩΩΩΩΩΩVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=0=0ºº
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
5Prof. Leandro Michels
R=10R=10ΩΩΩΩΩΩΩΩVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=30=30ºº
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínua nua (0(0oo<<αααααααα<60<60oo))11
αααααααα
22 33 44 5566
6Prof. Leandro Michels
R=10R=10ΩΩΩΩΩΩΩΩVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=60=60ºº
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínua nua (0(0oo<<αααααααα<60<60oo))
7Prof. Leandro Michels
R=20R=20ΩΩΩΩΩΩΩΩVo=220VVo=220Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=90=90ºº
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção ão decontdecont íínuanua ((αααααααα<60<60oo))
8Prof. Leandro Michels
Tensão na cargaTensão na carga →→ conducondu çção contão cont íínuanua
( )2.34 cosLmed oV V≅ α
MMéédiodio
EficazEficaz
( ) ( )2
3
3
12 3 sen
2 / 6Lmed oV V t d t
π +α
π +α
= ω ωπ ∫
( ) ( )2
3 2
3
12 3 sen
2 / 6Lef oV V t d t
π +α
π+α
= ω ω π ∫
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
9 2 43 sen 2 sen 2
2 3 3Lef oV V π π = + + α − + α π
9Prof. Leandro Michels
Tensão na cargaTensão na carga →→ conducondu çção descontão descont íínuanua
2.34 1 cos3Lmed oV V
π = + + α
MMéédiodio
EficazEficaz
( ) ( )3
12 3 sen
2 / 6Lmed oV V t d tπ
π +α
= ω ωπ ∫
( ) ( )2
3
12 3 sen
2 / 6Lef oV V t d tπ
π +α
= ω ω π ∫
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
10Prof. Leandro Michels
Tensão na cargaTensão na carga →→ conducondu çção contão cont íínuanua
( )2.34 cosLmed oV V≅ α
MMéédiodio
EficazEficaz
( ) ( )23
3
12 3 sen
2 / 6Lmed oV V t d t
π +α
π +α
= ω ωπ ∫
( ) ( )2
3 2
3
12 3 sen
2 / 6Lef oV V t d t
π +α
π+α
= ω ω π ∫
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
18 9 2sen 2
3 2 3Lef oV Vπ = + + α π
11Prof. Leandro Michels
Tensão mTensão m éédia na cargadia na carga
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
12Prof. Leandro Michels
Corrente na cargaCorrente na carga MMéédiodio
EficazEficaz
LmedLmed
VI
R=
LefLef
VI
R=
Corrente na entrada (em cada fase)Corrente na entrada (em cada fase)
MMéédiodio
EficazEficaz
1 0medI =
1
2
3ef LefI I=
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
13Prof. Leandro Michels
Potência na cargaPotência na carga AtivaAtiva
AparenteAparente
( ) ( )L L LP v t i t d t= ω ω ω∫
L Lef LefS V I=
L Lmed LmedP V I=
Potência na entradaPotência na entrada
AparenteAparente
1 1 13 ef efS V I=
AtivaAtiva
1 Lmed LmedP V I=
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
14Prof. Leandro Michels
EsforEsfor çços nos tiristoresos nos tiristoresTensão direta e Tensão direta e reversareversa
max 3 2T oV V=
Corrente de picoCorrente de pico
max 2 3 oT
VI
R=
Corrente mCorrente m éédiadia
Corrente eficazCorrente eficaz
1
3med
Tmed
II =
1
3ef
Tef
II =
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (R)em ponte a tiristor (R)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
15Prof. Leandro Michels
Modos de conduModos de condu ççãoão
1) Condu1) Condu çção descontão descont íínuanua 2) Condu2) Condu çção contão cont íínuanua
Ângulo de conduÂngulo de condu çção crão cr íítica tica →→ β=π/3+αβ=π/3+αβ=π/3+αβ=π/3+αβ=π/3+αβ=π/3+αβ=π/3+αβ=π/3+αÁÁbaco de baco de PuschlowskiPuschlowski
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
16Prof. Leandro Michels
ÁÁbaco de baco de PuschlowskiPuschlowski
Exemplo:Exemplo:αααααααα=30=30ººαααααααα11111111=90=90ººcoscos φφφφφφφφ=0.6=0.6a=0a=0ββββββββcc=150=150oo
Resultado:Resultado:β β β β β β β β = 228= 228ºº (condu(condu çção contão cont íínua)nua)
αααααααα1 1 1 1 1 1 1 1 = = α α α α α α α α + 60+ 60ºº
Ângulo crÂngulo cr ííticoticoββββββββcc = 60= 60oo + + αααααααα11
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
17Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=60=60ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
18Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=60=60ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
19Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=90=90ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
20Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=90=90ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
21Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=120=120ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
22Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=120=120ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
23Prof. Leandro Michels
Tensão na cargaTensão na cargaMMéédiodio
EficazEficaz
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
( )2.34 cosLmed oV V≅ α
( ) ( )2
3
3
12 3 sen
2 / 6Lmed oV V t d t
π +α
π +α
= ω ωπ ∫
( ) ( )2
3 2
3
12 3 sen
2 / 6Lef oV V t d t
π +α
π+α
= ω ω π ∫
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
9 2 43 sen 2 sen 2
2 3 3Lef oV V π π = + + α − + α π
24Prof. Leandro Michels
Tensão mTensão m éédia na carga (valor do dia na carga (valor do áábaco x2)baco x2)
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
25Prof. Leandro Michels
Corrente na cargaCorrente na carga MMéédiodio
EficazEficaz
LmedLmed
VI
R=
Lef LmedI I=
Corrente na entrada (em cada fase)Corrente na entrada (em cada fase)
MMéédiodio
EficazEficaz
1 0medI =
1
2
3ef LefI I=
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
26Prof. Leandro Michels
Potência na cargaPotência na carga AtivaAtiva
AparenteAparente
( ) ( )L L LP v t i t d t= ω ω ω∫
L Lef LefS V I=
L Lmed LmedP V I=
Potência na entradaPotência na entrada
AparenteAparente
1 1 13 ef efS V I=
AtivaAtiva
1 Lmed LmedP V I=
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
27Prof. Leandro Michels
EsforEsfor çços nos tiristoresos nos tiristoresTensão direta e Tensão direta e reversareversa
max 3 2T oV V=
Corrente de picoCorrente de pico
maxT LmedI I=
Corrente mCorrente m éédiadia
Corrente eficazCorrente eficaz
1
3med
Tmed
II =
1
3ef
Tef
II =
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ em ponte a tiristor (RL)em ponte a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
28Prof. Leandro Michels
TopologiaTopologia
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ semicontroladosemicontrolado a tiristor (RL)a tiristor (RL)
O ângulo O ângulo αααααααα éé contado a partir do ponto da interceptacontado a partir do ponto da intercepta çção de duas ão de duas tensões da fonte, e não do cruzamento por zerotensões da fonte, e não do cruzamento por zero
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
D4 D5 D6
iT1 iT2 iT3
iD4 iD6iD5
vT3vT2vT1
vD4 vD5 vD6
iL
29Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=30=30ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ semicontroladosemicontrolado a tiristor (RL)a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
30Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=30=30ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ semicontroladosemicontrolado a tiristor (RL)a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
31Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=60=60ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ semicontroladosemicontrolado a tiristor (RL)a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
32Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=60=60ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ semicontroladosemicontrolado a tiristor (RL)a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
33Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=90=90ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ semicontroladosemicontrolado a tiristor (RL)a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
34Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=90=90ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ semicontroladosemicontrolado a tiristor (RL)a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
35Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100AVo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)f=50Hzf=50Hzαααααααα=90=90ºº
Formas de onda Formas de onda →→ conducondu çção contão cont íínuanua
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ semicontroladosemicontrolado a tiristor (RL)a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
36Prof. Leandro Michels
Tensão na cargaTensão na carga MMéédiodio
EficazEficaz
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
( )1.17 1 cosLmed oV V≅ + α
( ) ( )4
3
3
12 3 sen
2 / 3Lmed oV V t d t
π
π +α
= ω ωπ ∫
( ) ( )2
3 2
3
1 11.17 2 3 sen
2 2 / 6Lef o oV V V t d t
π
π +α
= + ω ω π ∫
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ semicontroladosemicontrolado a tiristor (RL)a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
3 9 2 41.17 sen 2 sen 2
4 8 3 3Lef oV V π π = + + + α − + α π
37Prof. Leandro Michels
Retificadores 3Retificadores 3 ΦΦ semicontroladosemicontrolado a tiristor (RL)a tiristor (RL)
EPO I – Aula 18 – Retificadores trifásicos em ponte a tiristor
Tensão mTensão m éédia na cargadia na carga
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