1
ELETRÔNICA DE POTÊNCIAELETRÔNICA DE POTÊNCIA
Aula 05 - Retificadores ControladosAula 05 - Retificadores Controlados
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
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TopologiaTopologia
EtapasEtapas
Retificador monofásico meia Retificador monofásico meia onda a tiristor com onda a tiristor com carga resistiva (Condução Descontínua)carga resistiva (Condução Descontínua)
0 0 t < t < t < t <
Etapa 1Etapa 1 Etapa 2Etapa 2
t < 2t < 2
Etapa 3Etapa 3
i1T1
vT1
R vL
iL
+
-
+ - +
-
+
-
+ -
+
- +-
3
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Formas de onda:Formas de onda:
11 22 33 11 22 33
R=20R=20Vo=220VVo=220Vf=50Hzf=50Hz=60º =60º
4
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Tensão na cargaTensão na carga
0.225 1 cosLmed oV V sen 21
2 2 4Lef oV V
MédioMédio EficazEficaz
12 sen
2Lmed oV V t d t
21
2 sen2Lef oV V t d t
vLVLmVLef
i1
V
T1
vT1
R vL
iL
5
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Corrente na carga e entradaCorrente na carga e entrada
MédioMédio EficazEficaz
ILILmILef
0.225 1 cosoLmed
VI
R
12 sen
2o
Lmed
VI t d t
R
sen 21
2 2 4o
Lef
VI
R
2
12 sen
2o
Lef
VI t d t
R
i1
V
T1
vT1
R vL
iL
6
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Potência na cargaPotência na carga
AtivaAtiva AparenteAparente
2L LefP RI Lef Lef LefS V I
i1
V
T1
vT1
R
iLpLPLmPLef
2 sen 21
2 2 4o
Lef
VP
R
2 sen 21
2 2 4o
Lef
VS
R
7
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Potência na entradaPotência na entrada
AtivaAtiva AparenteAparente
21 LefP RI 1 1 1ef ef efS V I
i1
V
T1
vT1
R vL
iL pLPLmPLef
2 sen 21
2 2 4o
Lef
VP
R
2
1
sen 21
2 2 4o
ef
VS
R
8
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Esforços no tiristorEsforços no tiristor
Tensão reversaTensão reversa
max 2T oV V
Corrente de picoCorrente de pico
max
2 oT
VI
R
Corrente médiaCorrente média
Corrente eficazCorrente eficaz
vT1piT1pIT1mIT1ef
i1
V
T1
vT1
R vL
iL
0.225 1 cosoTmed
VI
R
sen 21
2 2 4o
Tef
VI
R
9
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i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
T1
vT1
vT2
R vLi1
iT1
iT2
Meia-ponteMeia-ponte Ponte completaPonte completa
Comando:Comando:TT11 – Ciclo positivo de V – Ciclo positivo de V11
TT22 – Ciclo negativo de V – Ciclo negativo de V11
Comando:Comando:TT22,T,T33 – Ciclo positivo de V – Ciclo positivo de V11
TT11,T,T44– Ciclo negativo de V– Ciclo negativo de V11
Retificadores monofásicos onda completa a Retificadores monofásicos onda completa a tiristor (controlados e semi-controlados)tiristor (controlados e semi-controlados)
Controlados Controlados
10
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V
i1
T1vT1 vT2
vD2vD1
T2
D1 D2
R vL
iL
V
i1
T1vT1
vT2vD2
vD1
T2
D1
D2
R vL
iL
Semi-controladosSemi-controlados
Meia-ponteMeia-ponte Ponte completaPonte completa
Comando:Comando:TT22 – Ciclo positivo de V – Ciclo positivo de V11
TT11 – Ciclo negativo de V – Ciclo negativo de V11
Comando:Comando:TT22 – Ciclo positivo de V – Ciclo positivo de V11
TT1 1 – Ciclo negativo de V– Ciclo negativo de V11
11
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TopologiasTopologias
EtapasEtapas
0 0 t < t < t < t <
Etapa 1Etapa 1 Etapa 2Etapa 2
t < t <
Etapa 3Etapa 3
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
- +
-
+
- +
-
+
- +
-
+
-
+
- +
-
+
- +
-+
-
t < 2t < 2
Etapa 4Etapa 4
12
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11 22 33R=50R=50Vo=220VVo=220Vefef
f=50Hzf=50Hz=60º =60º
44
Formas de onda:Formas de onda:
13
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Tensão na cargaTensão na carga
0.45 1 cosLmed oV V sen 21
2Lef oV V
MédioMédio EficazEficaz
12 senLmed oV V t d t
21
2 senLef oV V t d t
VLVLmVLef
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
14
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Corrente na carga/entradaCorrente na carga/entrada
MédioMédio EficazEficaz
0.45 1 cosoLmed
VI
R
12 sen
2o
Lmed
VI t d t
R
sen 21o
Lef
VI
R
2
12 sen
2o
Lef
VI t d t
R
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL ILILmILef
15
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Potência na cargaPotência na carga
AtivaAtiva AparenteAparente
2L LefP RI
Lef Lef LefS V I
2 sen 21
2o
Lef
VP
R
2 sen 21
2o
Lef
VS
R
PLPLmPLef
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
16
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Potência na entradaPotência na entrada
AtivaAtivaAparenteAparente
21 LefP RI
1 1 1ef ef efS V I
2
1
sen 21
2o
ef
VS
R
p1P1mP1ef
2
1
sen 21
2o
ef
VP
R
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
17
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Esforços no tiristorEsforços no tiristor
Tensão direta e reversaTensão direta e reversa
max 2T oV V
Corrente de picoCorrente de pico
max
2 oT
VI
R
Corrente médiaCorrente média Corrente eficazCorrente eficaz
vT1piT1pIT1mIT1ef
0.225 1 cosoTmed
VI
R
2Lef
Tef
II
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
18
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
V
i1
T1vT1 vT2
vD2vD1
T2
D1 D2
R vL
iL
V
i1
T1vT1
vT2vD2
vD1
T2
D1
D2
R vL
iL
Retificadores Semi-controladosRetificadores Semi-controlados
3) Topologia 13) Topologia 1 4) Topologia 24) Topologia 2
Comando:Comando:TT22 – Ciclo positivo de V – Ciclo positivo de V11
TT11 – Ciclo negativo de V – Ciclo negativo de V11
Comando:Comando:TT22 – Ciclo positivo de V – Ciclo positivo de V11
TT1 1 – Ciclo negativo de V– Ciclo negativo de V11
19
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Modos de conduçãoModos de condução
1) Descontínua1) Descontínua 2) Contínua2) Contínua
Ângulo de condução crítica Ângulo de condução crítica → →
20
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Topologia 1 - condução contínuaTopologia 1 - condução contínua
0 0 t < t < t < t <
Etapa 1Etapa 1 Etapa 2Etapa 2
t < t <
Etapa 3Etapa 3
Para condução descontínua, há etapas após as etapas 2 e 4 Para condução descontínua, há etapas após as etapas 2 e 4 onde nenhum dos semicondutores conduzonde nenhum dos semicondutores conduz
t < 2t < 2
Etapa 4Etapa 4
+
-
+
-
+
- +
-
+
- +
-
+
-
+
-
+
-+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
- +
-
V
i1
T1vT1 vT2
vD2vD1
T2
D1 D2
R vL
iL
+
-
+
-
+
- +
-
+
-
+
-
21
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Formas de onda:Formas de onda:
11 22 33IL=1AIL=1AVo=220VVo=220Vefef
f=50Hzf=50Hz=60º =60º
44
11 22 33 44
22
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Formas de onda:Formas de onda:
IL=1AIL=1AVo=220VVo=220Vefef
f=50Hzf=50Hz=60º =60º
23
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Formas de onda:Formas de onda:
IL=1AIL=1AVo=220VVo=220Vefef
f=50Hzf=50Hz=60º =60º
24
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Topologia 2 - condução contínuaTopologia 2 - condução contínua
0 0 t < t < t < t <
Etapa 1Etapa 1 Etapa 2Etapa 2
t < t <
Etapa 3Etapa 3
Para condução descontínua, há etapas após as etapas 2 e 4 Para condução descontínua, há etapas após as etapas 2 e 4 onde nenhum dos semicondutores conduzonde nenhum dos semicondutores conduz
t < 2t < 2
Etapa 4Etapa 4
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-+
-
+
-+
-
+
-
+
-+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
V
i1
T1vT1
vT2vD2
vD1
T2
D1
D2
R vL
iL
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
25
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Formas de onda:Formas de onda:
11 22 33IL=1AIL=1AVo=220VVo=220Vefef
f=50Hzf=50Hz=60º =60º
44
11 22 33 44
26
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Formas de onda:Formas de onda:
IL=1AIL=1AVo=220VVo=220Vefef
f=50Hzf=50Hz=60º =60º
27
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Formas de ondaFormas de onda::
IL=1AIL=1AVo=220VVo=220Vefef
f=50Hzf=50Hz=60º =60º
28
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Tensão na cargaTensão na carga
0.45 1 cosLmed oV V sen 21
2Lef oV V
MédioMédio EficazEficaz
12 senLmed oV V t d t
21
2 senLef oV V t d t
VLVLmVLef
i1
T1vT1 vT2
vD2vD1
T2
D1 D2
R vL
iL
29
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Corrente na cargaCorrente na carga
MédioMédio EficazEficaz
0.45 1 cosoLmed
VI
R
12 sen
2o
Lmed
VI t d t
R
sen 21o
Lef
VI
R
2
12 sen
2o
Lef
VI t d t
R
iLILmILef
V
i1
T1vT1 vT2
vD2vD1
T2
D1 D2
R vL
iL
30
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
MédioMédio EficazEficaz
1 0medI
1 0.45 1 cos 1oef
VI
R
21
1ef LmedI I d t
i1I1mI1ef
V
i1
T1vT1 vT2
vD2vD1
T2
D1 D2
R vL
iL
Corrente na entradaCorrente na entrada
31
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Potência na cargaPotência na carga
AtivaAtivaAparenteAparente
L L LP v t i t d t L Lef LefS V I
V
i1
T1vT1 vT2
vD2vD1
T2
D1 D2
R vL
iL
21 cosL o LmedP V I
pLPLSL
2 sen 21
2o
L
VS
R
32
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Potência na entradaPotência na entrada
AtivaAtiva AparenteAparente
1 1 1P v t i t d t 1 1 1ef efS V I
p1P1S1
V
i1
T1vT1 vT2
vD2vD1
T2
D1 D2
R vL
iL
1 1o LmedS V I
1
21 coso LmedP V I
33
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Esforços nos tiristores/diodosEsforços nos tiristores/diodos
Tensão direta e reversaTensão direta e reversa
max 2T oV V
Corrente de picoCorrente de pico
max maxT D LmedI I I
Corrente médiaCorrente média Corrente eficazCorrente eficaz
2Lmed
Tmed Dmed
II I
2Lmed
Tef Def
II I
i1
T1vT1 vT2
vD2vD1
T2
D1 D2
R vL
iL
max 2D oV V
34
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Fator de potênciaFator de potência
PPF
S
21 cos
1
o Lmed
o Lmed
V IPF
V I
2 1 cosPF
35
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
V
i1
T1vT1 vT2
vD4vD3
T2
D3 D4
IvL
iL
E
Modo de condução contínuaModo de condução contínua
Tensão média de saídaTensão média de saída
Tensão eficaz de saídaTensão eficaz de saída
Lef LmedI I
LmedLmed
V EI
R
Corrente média de saídaCorrente média de saída
Corrente eficaz de saídaCorrente eficaz de saída
0.45 1 cosLmed oV V
sen 21
2Lef oV V
36
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
37
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
TopologiaTopologia
O ângulo O ângulo é contado a partir do ponto da interceptação de duas é contado a partir do ponto da interceptação de duas tensões da fonte, e não do cruzamento por zerotensões da fonte, e não do cruzamento por zero
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
Retificador trifásico a tiristor com carga resistivaRetificador trifásico a tiristor com carga resistiva
38
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Modo de condução contínua (0Modo de condução contínua (0oo<<<60<60oo))
t < t <
Etapa 1Etapa 1 Etapa 3Etapa 3Etapa 2Etapa 2
iL
+-
+ -
iL
+-
+ -
+
-
iL
+- +
-+ -
t < t < t < t <
6 Etapas de operação 6 Etapas de operação
39
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Modo de condução contínua (0Modo de condução contínua (0oo<<<60<60oo))
Etapa 5Etapa 5
t < t <
Etapa 4Etapa 4 Etapa 6Etapa 6iL
+- +
-
+ -iLiL
+-
+
-
+ -
iL
+-
+
-
+ -
t < t < t < t <
40
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Formas de onda Formas de onda → condução contínua → condução contínua (0(0oo<<<60<60oo))
R=10R=10Vo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)
f=50Hzf=50Hz=0º =0º
41Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
R=10R=10Vo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)
f=50Hzf=50Hz=30º =30º
Formas de onda Formas de onda → condução contínua → condução contínua (0(0oo<<<60<60oo))
11
22 33 44 5566
42
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
R=10R=10Vo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)
f=50Hzf=50Hz=60º =60º
Formas de onda Formas de onda → condução contínua → condução contínua (0(0oo<<<60<60oo))
43
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
R=20R=20Vo=220VVo=220Vefef(linha)(linha)
f=50Hzf=50Hz=90º =90º
Formas de onda Formas de onda → condução decontínua → condução decontínua ((<60<60oo))
44
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Tensão na cargaTensão na carga→ condução contínua→ condução contínua
2.34 cosLmed oV V
MédioMédio EficazEficaz
2
3
3
12 3 sen
2 / 6Lmed oV V t d t
2
3 2
3
12 3 sen
2 / 6Lef oV V t d t
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 22 3 3Lef oV V
45
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Tensão na cargaTensão na carga→ condução descontínua→ condução descontínua
2.34 1 cos3Lmed oV V
MédioMédio EficazEficaz
3
12 3 sen
2 / 6Lmed oV V t d t
2
3
12 3 sen
2 / 6Lef oV V t d t
vL
v1
v3
v2
i1
i3
i2
T1 T2 T3
T4 T5 T6
iT1 iT2 iT3
iT4 iT6iT5
vT3vT2vT1
vT4 vT5 vT6
R
iL
46
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Tensão na cargaTensão na carga→ condução contínua→ condução contínua
2.34 cosLmed oV V
MédioMédio EficazEficaz
2
3
3
12 3 sen
2 / 6Lmed oV V t d t
2
3 2
3
12 3 sen
2 / 6Lef oV V t d t
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 V
47
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Tensão média na cargaTensão média na carga
48
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Corrente na cargaCorrente na carga
MédioMédio
EficazEficaz
LmedLmed
VI
R
LefLef
VI
R
(em cada fase)(em cada fase)
MédioMédio
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
49
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EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
Esforços nos tiristoresEsforços nos tiristores
Tensão direta e reversaTensão direta e reversa
max 3 2T oV V
Corrente de picoCorrente de pico
max 2 3 oT
VI
R
Corrente médiaCorrente média 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
50
Prof. Luis Nodari
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Modos de conduçãoModos de condução
1) Condução descontínua1) Condução descontínua 2) Condução contínua2) Condução contínua
Ângulo de condução crítica Ângulo de condução crítica → →
51
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Ábaco de PuschlowskiÁbaco de Puschlowski
Exemplo:Exemplo:=30º =30º =90º =90º
coscos=0.6=0.6a=0a=0cc=150=150oo
Resultado:Resultado:= 228= 228º º (condução contínua)(condução contínua)
= = + 60º+ 60º
Ângulo críticoÂngulo crítico
cc = 60 = 60oo + + 11
52
Prof. Luis Nodari
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IILL=100A=100A
Vo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)
f=50Hzf=50Hz=60º =60º
Formas de onda Formas de onda → condução contínua→ condução contínua
53
Prof. Luis Nodari
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Prof. Leandro Michels
IILL=100A=100A
Vo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)
f=50Hzf=50Hz=60º =60º
Formas de onda Formas de onda → condução contínua→ condução contínua
54
Prof. Luis Nodari
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IILL=100A=100A
Vo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)
f=50Hzf=50Hz=90º =90º
Formas de onda Formas de onda → condução contínua→ condução contínua
55
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
IILL=100A=100A
Vo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)
f=50Hzf=50Hz=90º =90º
Formas de onda Formas de onda → condução contínua→ condução contínua
56
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
IILL=100A=100A
Vo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)
f=50Hzf=50Hz=120º =120º
Formas de onda Formas de onda → condução contínua→ condução contínua
57
Prof. Luis Nodari
EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados
IILL=100A=100A
Vo=380VVo=380Vefef(linha)(linha)
f=50Hzf=50Hz=120º =120º
Formas de onda Formas de onda → condução contínua→ condução contínua
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