1
ELETRÔNICA DE POTÊNCIAELETRÔNICA DE POTÊNCIA
Aula 03 - Retificadores Trifásicos a diodoAula 03 - Retificadores Trifásicos a diodo
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOMINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOSECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICASECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICAINSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
DE SANTA CATARINADE SANTA CATARINA
Prof. Luis M. NodariProf. Luis M. Nodari
[email protected]@ifsc.edu.br
2
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Exige o uso de condutor de neutro, sistema a 4 fios.Exige o uso de condutor de neutro, sistema a 4 fios.
v1
v3
v2
D3
D2
D1
RvL
iL
i1
i2
i3 vD3
vD2
vD1
Retificadores trifásicos a diodo com ponto médio e carga Retificadores trifásicos a diodo com ponto médio e carga resistiva (R)resistiva (R)
Análise qualitativaAnálise qualitativa
3
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Análise qualitativaAnálise qualitativa
EtapasEtapas
t < t < Etapa 1Etapa 1 Etapa 2Etapa 2
t < t < Etapa 3Etapa 3
v1
v3
v2
D3
D2
D1
RvL
iL
i1
i2
i3 vD3
vD2
vD1
+-
+ -
+-
+-+
-iL
+-
+ -
+-
+-
+
-iL
+-
+ -
+-
+-
+
-iL
t < t < 3030oo < 150 < 150oo 150150oo < 270 < 270oo
270270oo < 390 < 390oo
4
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
11 22 33 11 22 33
v1
v3
v2
D3
D2
D1
RvL
iL
i1
i2
i3 vD3
vD2
vD1
Formas de OndaFormas de Onda
5
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Tensão na cargaTensão na carga
3 3 21.17Lmed o oV V V
1.19Lef oV V
MédioMédio EficazEficaz
5 / 6
/ 6
12 sen
2 / 3Lmed oV V t d t
5 / 6 2
/ 6
12 sen
2 / 3Lef oV V t d t
v1
v3
v2
D3
D2
D1
RvL
iL
i1
i2
i3 vD3
vD2
vD1
vLVLmVLef
Análise quantitativaAnálise quantitativa
6
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Corrente na cargaCorrente na carga
1.17 oLmed
VI
R 1.19 o
Lef
VI
R
5 /6
/ 6
12 sen
2 / 3o
Lmed
VI t d t
R
25 / 6
/ 6
21sen
2 / 3o
Lef
VI t d t
R
iLILmILef
iL
v1
v3
v2
D3
D2
D1
RvL
i1
i2
i3 vD3
vD2
vD1
Análise quantitativaAnálise quantitativa
MédioMédio EficazEficaz
7
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Potência na cargaPotência na carga
2
1.42 oL
VP
R
2
1.42 oL
VS
R
AtivaAtiva AparenteAparente
2L LefP RI
L Lef LefS V I
v1
v3
v2
D3
D2
D1
RvL
iL
i1
i2
i3 vD3
vD2
vD1
pLPLSL
Análise quantitativaAnálise quantitativa
8
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Corrente na entradaCorrente na entrada
MédioMédio EficazEficaz
v1
v3
v2
D3
D2
D1
RvL
i1
i2
i3 vD3
vD2
vD1
1 0.393Lmed o
med
I VI
R 1 0.69
3Lef o
ef
I VI
R
5 / 6
1
/ 6
21sen
2o
med
VI t d t
R
25 /6
1
/6
21sen
2o
ef
VI t d t
R
i1I1mI1ef
Análise quantitativaAnálise quantitativa
Drena corrente contínua da fonteDrena corrente contínua da fonte
9
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Potência na entradaPotência na entrada
2
1 2.07 oVSR
AtivaAtiva AparenteAparente
25 /6
21
/ 6
213 sen2
oVP t d t
R
1 3 0.69 o
o
VS V
R
v1
v3
v2
D3
D2
D1
RvL
i1
i2
i3 vD3
vD2
vD1
p1P1S1
2
1 1.41 oVPR
1 1 13 ef efS V I
Análise quantitativaAnálise quantitativa
2
1 1 1
0
3P v t i t d t
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Esforços nos diodosEsforços nos diodos
Tensão reversaTensão reversa
max 3 2DR oV V
max
2 oD
VI
R
Corrente médiaCorrente médiaCorrente eficazCorrente eficaz
v1
v3
v2
D3
D2
D1
RvL
iL
i1
i2
i3 vD3
vD2
vD1
0.39 oDmed
VI
R0.69 o
Def
VI
R
vD1piD1pID1mID1ef
Análise quantitativaAnálise quantitativa
1Dmed medI I1Def efI I
11
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Retificadores trifásicos a diodo em ponte completa com Retificadores trifásicos a diodo em ponte completa com carga resistiva (R)carga resistiva (R)
Análise qualitativaAnálise qualitativa
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
Exige o uso de condutor de neutro, sistema a 4 fios.Exige o uso de condutor de neutro, sistema a 4 fios.
12
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Análise qualitativaAnálise qualitativa
EtapasEtapas
t < 3t < 3Etapa 1Etapa 1 Etapa 2Etapa 2
t < 7t < 7Etapa 3Etapa 3
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
iL
+-
+ -
iL
+-
+ -
+
-
iL
+- +
-
+ -
t < 5t < 5
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
EtapasEtapas
t < t < Etapa 4Etapa 4 Etapa 5Etapa 5
t < t < Etapa 6Etapa 6
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
iL
+- +
-
+ -
iLiL
+-
+
-
+ -
iL
+-
+
-
+ -
t < t <
Análise qualitativaAnálise qualitativa
14
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Formas de ondaFormas de onda11 22 33 44 55 66
EtapasEtapas
15
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Formas de ondaFormas de onda
R=25R=25VVoo=57,73V=57,73V
f=50Hzf=50Hz
18
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Tensão na cargaTensão na carga
2.339Lmed oV V2.341Lef oV V
MédioMédio EficazEficaz
2 /3
/3
/6
/ 6
13 2 sen
2 / 6
33 2 cos
Lmed o
o
V V t d t
V t d t
/ 6 2
/ 6
13 2 cos
2 / 6Lef oV V t d t
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLVLmVLef
Análise quantitativaAnálise quantitativa
19
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Corrente na cargaCorrente na carga
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
iLILmILef
2.339 oLmed
VI
R 2.341 o
Lef
VI
R
/ 6
/ 6
3 21cos
2 / 6o
Lmed
VI t d t
R
2/ 6
/ 6
3 21cos
2 / 6o
Lef
VI t d t
R
MédioMédio EficazEficaz
Análise quantitativaAnálise quantitativa
20
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Potência na cargaPotência na carga
2
5.48 oL
VP
R
2
5.48 oL
VS
R
AtivaAtiva AparenteAparente
2L LefP RI L Lef LefS V I
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vL
pLPLSL
Análise quantitativaAnálise quantitativa
21
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Corrente na entrada (fase 1)Corrente na entrada (fase 1)
MédioMédio EficazEficaz
1 0medI
2
1 1
0
5 /6 11 /6
/ 6 7 / 6
1
2
1
2
med
Lmed Lmed
I i t d t
I d t I d t
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vL
i1I1mI1ef
5 / 6 11 / 6
2 21
/ 6 7 / 6
1
2ef Lmed LmedI I d t I d t
1 1.90 oef
VI
R
Análise quantitativa: considerando o sistema equilibradoAnálise quantitativa: considerando o sistema equilibrado
22
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Potência na entradaPotência na entrada
AtivaAtivaAparenteAparente
1 1 13 ef efS V I
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vL
2
1 5.48 oVPR
2
1 5.70 oVSR
Análise quantitativaAnálise quantitativa
5 / 6
1
/ 6
13 2.34 2 seno oP V V t d t
1 1
0
13P p t d t
1 3 1.9o oS V V
p1P1mP1ef
23
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Esforços nos diodosEsforços nos diodos
Tensão reversaTensão reversa
max 3 2D oV V
max
3 2 oD
VI
R
Corrente médiaCorrente média Corrente eficazCorrente eficaz
0.78 oDmed
VI
R
1.35 oDef
VI
R
3Lmed
Dmed
II
3Lmed
Def
II
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vL
vD1piD1pID1mID1ef
Aproximação por onda quadradaAproximação por onda quadrada
Análise quantitativaAnálise quantitativa
24
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Variações de Carga: Cargas RL e RLEVariações de Carga: Cargas RL e RLE
A variação de carga na saída do conversor implica na alteração dos comportamentos de tensão e correntes na saída do retificador (carga), e das características das correntes de entrada (fonte), alterando parâmetros de projeto e esforços de componentes.
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
L
E
25
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Meia-onda (3 pulsos)Meia-onda (3 pulsos)
TopologiasTopologias
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLC vC
iC
Onda completa (6 pulsos)Onda completa (6 pulsos)
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
vL1
iL1
R
C2
C1vC1
vC2
iC1
iC2
vL2R
iL1
iL2
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
id1 id2 id3
vD3vD2vD1
R
iL
vLC vC
iC
Ponto central (6 pulsos)Ponto central (6 pulsos) Ponto central (6 pulsos)Ponto central (6 pulsos)
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
vL
iL
R
C2
C1vC1
vC2
iC
iC1
iC2
26
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Modo 1 – Dois pulsos de corrente Modo 1 – Dois pulsos de corrente por semi-ciclopor semi-ciclo
Modos de operação:Modos de operação:
Modo 2 – Um pulso de corrente Modo 2 – Um pulso de corrente por semi-ciclopor semi-ciclo
1.73R
C
1.73R
C
i1
t
i1
t
Análise qualitativaAnálise qualitativa
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLC vC
iC
Retificador onda Retificador onda completacompleta
27
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Etapa 1Etapa 1 Etapa 2Etapa 2 Etapa 3Etapa 3
Etapa 4Etapa 4
+-
+ - +
-
+
-
+-
+
-
+
-
+ -
+-
+
-
+-
+
-
+
-
+-
+
-
+
-
+-
+ -
+
-
+
-
+-
Etapa 5Etapa 5 Etapa 6Etapa 6
Etapas de operação – Modo 1Etapas de operação – Modo 1
28
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
+-
+
-
+-
+
-
+
-
+-
+
-
+
-
+-
Etapa 7Etapa 7 Etapa 8Etapa 8 Etapa 9Etapa 9
Etapa 10Etapa 10 Etapa 11Etapa 11 Etapa 12Etapa 12
+
-
+
-
+-
+ -
+
-
+
-
+-
+ -
+
-
+
-
+-
+ -Etapas de operação – Modo 1Etapas de operação – Modo 1
29
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
11
EtapasEtapas
22 33 44 55 66 77 88 99 1010 11111212
Etapas de operação:Etapas de operação:
30
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Formas de ondaFormas de onda
R=25R=25C=2000C=2000HHVVoo=220V(fase)=220V(fase)
f=50Hzf=50HzP~11500WP~11500W
33
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Etapa 1Etapa 1 Etapa 2Etapa 2 Etapa 3Etapa 3
Etapa 4Etapa 4
+-
+ - +
-
+
-
+-
+-
+
-
+ -
+
-
+
-
+-
+ -
Etapa 5Etapa 5 Etapa 6Etapa 6
+
-
+
-
+-
+ -
+
-
+
-
+-
+ -
+
-
+
-
+-
+ -
Etapas de operação – Modo 2Etapas de operação – Modo 2Análise qualitativaAnálise qualitativa
34
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Formas de onda – Modo 2Formas de onda – Modo 2
R=2R=2C=2000C=2000HHVVoo=220V(fase)=220V(fase)
f=50Hzf=50HzP~11500WP~11500W
35
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Formas de onda – Modo 2Formas de onda – Modo 2
Corrente no capacitorCorrente no capacitor
36
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
t
Vp
|v1(t)|
vC(t)
/6
VCmin
t
I1p
icc(t)
tC
/3
/6 /3
1 11
cos1 cos cos 1 exp 0
2RC RC
RC
1 1min minsen sen2 2 2
C C
p o
V V
V V
11tan
2RC
Equacionamento:Equacionamento:
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLC vC
iC
Análise quantitativaAnálise quantitativa
37
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Análise quantitativaAnálise quantitativa
min1
C
p
VRC f
V
Tensão de saídaTensão de saída
38
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Análise quantitativaAnálise quantitativa
1Ct
113 sin sin
op
C p
PI
f t V
Corrente de saídaCorrente de saída
Equacionamento:Equacionamento:
2omed
o
VP
R
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLC vC
iC
t
Vp
|v1(t)|
vC(t)
/6
VCmin
t
I1p
icc(t)
tC
/3
/6 /3
39
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Tensão na cargaTensão na carga
MédioMédio EficazEficaz
3sen sen
/ 3cos cos
2
pLmed
VV
Lef LmedV V
Análise quantitativaAnálise quantitativa
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLC vC
iCvLVLmVLef
40
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Corrente na cargaCorrente na carga
MédioMédio EficazEficaz
LmedLmed
VI
R Lef
Lef
VI
R
Análise quantitativaAnálise quantitativa
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLC vC
iC
ILILmILef
41
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
AtivaAtiva
AparenteAparente
22 Lef
L Lef
VP RI
R
L Lef LefS V I
Potência na cargaPotência na carga
Análise quantitativaAnálise quantitativa
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLC vC
iC
42
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EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Corrente na entradaCorrente na entrada
MédioMédioEficazEficaz
1 0medI
1 11
2 21
2 2p C p C
med
I t I tI
T
2
1 11 0
12 1
/ 2
ct
ef pC
tI I dt
T t
1 11
23C
ef p
tI I
T
Análise quantitativaAnálise quantitativa
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLC vC
iCi1I1mI1ef
43
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Potência na entradaPotência na entrada
AtivaAtiva AparenteAparente
1 LP P
1 1 1ef efS V I 1 1
0
1P p t d t
1 11
63C
o p
tS V I
T
Análise quantitativaAnálise quantitativa
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLC vC
iC p1P1S1
44
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
Esforços nos diodosEsforços nos diodos
Tensão reversaTensão reversa
max 3 2D p oV V V
Corrente de picoCorrente de pico
max 1D pI I
Corrente médiaCorrente média
1
1Dmed p CI I t
T
Análise quantitativaAnálise quantitativa
1
2ef
Def
II
Corrente eficazCorrente eficaz
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLC vC
iC
iD1pID1mID1ef
vD1p
121
2p C
Dmed
I tI
T
45
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo
vCiCICef
Esforços no capacitorEsforços no capacitor
Tensão máximaTensão máxima
max 3 2C pk oV V V
Corrente eficazCorrente eficaz
2C SE CP R I
Perdas de conduçãoPerdas de condução
Análise quantitativaAnálise quantitativa
1Cef
p
R If RC
V
v1
v3
v2
i1
i3
i2
D1 D2 D3
D4 D5 D6
id1 id2 id3
id4 id6id5
vD3vD2vD1
vD4 vD5 vD6
R
iL
vLC vC
iC