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ELETRÔNICA DE POTÊNCIA IELETRÔNICA DE POTÊNCIA IAula 15 Aula 15 -- Retificadores monofRetificadores monof áásico onda sico onda
completa a tiristorcompleta a 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. [email protected]@gmail.com
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
2Prof. Leandro Michels
ControladosControlados
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristoronda completa a tiristor
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iLT1
vT1
vT2
R vL
i1
iT1
iT2
1) Meia1) Meia--ponteponte 2) Ponte completa2) Ponte completa
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
Comando:Comando:TT11 –– Ciclo positivo de VCiclo positivo de V 11
TT22 –– Ciclo negativo de VCiclo negativo de V 11
Comando:Comando:TT22,T,T33 –– Ciclo positivo de VCiclo positivo de V 11
TT11,T,T44–– Ciclo negativo de VCiclo negativo de V 11
3Prof. Leandro Michels
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristoronda completa a tiristor
V
i1
T1vT1 vT2
vD2vD1
T2
D1 D2
R vL
iL
V
i1
T1vT1
vT2vD2
vD1
T2
D1
D2
R vL
iL
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
SemiSemi --controladoscontrolados
3) Meia3) Meia--ponteponte 4) Ponte completa4) Ponte completa
Comando:Comando:TT22 –– Ciclo positivo de VCiclo positivo de V 11
TT11 –– Ciclo negativo de VCiclo negativo de V 11
Comando:Comando:TT22 –– Ciclo positivo de VCiclo positivo de V 11
TT1 1 –– Ciclo negativo de VCiclo negativo de V 11
4Prof. Leandro Michels
TopologiasTopologias EtapasEtapas
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (R)onda completa a tiristor (R)
0 0 ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < < αααααααα
α α α α α α α α ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < < ππππππππ
Etapa 1Etapa 1
Etapa 2Etapa 2
π π π π π π π π ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < < π+απ+απ+απ+απ+απ+απ+απ+αEtapa 3Etapa 3
Todas as topologias se Todas as topologias se comportam da mesma comportam da mesma
forma para carga resistivaforma para carga resistiva
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
- +
-
+
- +
-
+
-
+
- +
-
+
- +
-+
-π+α π+α π+α π+α π+α π+α π+α π+α ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < 2< 2ππππππππEtapa 5Etapa 5
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5Prof. Leandro Michels
Formas de onda:Formas de onda:11 22 33
R=50R=50ΩΩΩΩΩΩΩΩVoVo=220V=220Vefeff=50Hzf=50Hzαααααααα=60=60ºº
αααααααα ππππππππ 2π2π2π2π2π2π2π2π
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Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (R)onda completa a tiristor (R)
π+απ+απ+απ+απ+απ+απ+απ+α
6Prof. Leandro Michels
Tensão na cargaTensão na carga
( )( )0.45 1 cosLmed oV V≅ + α
( )sen 21
2Lef oV Vαα≅ − +
π π
MMéédiodio
EficazEficaz
( ) ( )12 senLmed oV V t d t
π
α
= ω ωπ ∫
( ) ( )2
12 senLef oV V t d t
π
α
= ω ω π ∫
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (R)onda completa a tiristor (R)
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
VLVLmVLef
7Prof. Leandro Michels
Corrente na carga/entradaCorrente na carga/entrada
MMéédiodio
EficazEficaz
( )( )0.45 1 cosoLmed
VI
R≅ + α
( ) ( )12 sen
2o
Lmed
VI t d t
R
π
α
= ω ωπ ∫
( )sen 21o
Lef
VI
R
αα≅ − +π π
( ) ( )2
12 sen
2o
Lef
VI t d t
R
π
α
= ω ω π ∫
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (R)onda completa a tiristor (R)
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
ILILmILef
8Prof. Leandro Michels
Potência na cargaPotência na cargaAtivaAtiva
AparenteAparente
2L LefP RI=
Lef Lef LefS V I=
( )2 sen 21
2o
Lef
VP
R
α α≅ − + π π
( )2 sen 21
2o
Lef
VS
R
α α≅ − + π π
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (R)onda completa a tiristor (R)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
PLPLmPLef
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
9Prof. Leandro Michels
Potência na entradaPotência na entrada
AtivaAtiva
AparenteAparente
21 LefP RI=
1 1 1ef ef efS V I=
( )2
1
sen 21
2o
ef
VS
R
αα≅ − +π π
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
p1P1mP1ef
( )2
1
sen 21
2o
ef
VP
R
α α≅ − + π π
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (R)onda completa a tiristor (R)
10Prof. Leandro Michels
EsforEsfor çços no tiristoros no tiristor Tensão direta e Tensão direta e reversareversa
max 2T oV V=
Corrente de picoCorrente de pico
max
2 oT
VI
R=
Corrente mCorrente m éédiadia
Corrente eficazCorrente eficazvT1piT1pIT1mIT1ef
( )( )0.225 1 cosoTmed
VI
R≅ + α
2Lef
Tef
II =
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
R vL
iL
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (R)onda completa a tiristor (R)
Exercício:Vo = 400R = 5 OhmsAlfa: 23 graus
Calcular:VLmedILmedCorrente média máxima no tiristor (pior caso)Corrente eficaz máxima no tiristor (pior caso)
12Prof. Leandro Michels
Modos de conduModos de condu ççãoão
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
1) Descont1) Descont íínuanua 2) Cont2) Cont íínuanua
Ângulo de conduÂngulo de condu çção crão cr íítica tica →→ β=π+αβ=π+αβ=π+αβ=π+αβ=π+αβ=π+αβ=π+αβ=π+α
ββββββββππππππππαααααααα
13Prof. Leandro Michels
Ângulo de conduÂngulo de condu çção crão cr ííticatica
DeterminaDetermina çção da indutância crão da indutância cr ííticatica →→ UtilizaUtiliza çção do ão do ÁÁbaco de baco de PuschlowskiPuschlowski →→ f(f(αααααααα, , ββββββββ, , coscos φφφφφφφφ, a) = 0, a) = 0
CCáálculo dos seguintes parâmetroslculo dos seguintes parâmetros RelaRelaçção entre as fontes (neste caso, E=0)ão entre as fontes (neste caso, E=0)
RelaRelaçção entre a resistência e reatânciaão entre a resistência e reatância
Ângulo de disparo do tiristorÂngulo de disparo do tiristor
Ângulo de extinÂngulo de extin çção da correnteão da corrente
2 o
Ea
V=
( )2 2 2
cosR
R Lφ =
+ ωα
β = π + α
β = π + α
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
14Prof. Leandro Michels
ÁÁbaco de baco de PuschlowskiPuschlowski
Exemplo:Exemplo:αααααααα=30=30ººββββββββ=210=210ºº
a=0a=0
Resulta:Resulta:coscos φ φ φ φ φ φ φ φ =0.87=0.87
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
15Prof. Leandro Michels
ConduCondu çção contão cont íínuanua EtapasEtapas
αααααααα ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < < π+απ+απ+απ+απ+απ+απ+απ+α
π+α π+α π+α π+α π+α π+α π+α π+α ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt < 2< 2π+απ+απ+απ+απ+απ+απ+απ+α
Etapa 1Etapa 1
Etapa 2Etapa 2Comando:Comando:TT22,T,T33 –– Ciclo positivo de VCiclo positivo de V 11
TT11,T,T44–– Ciclo negativo de VCiclo negativo de V 11
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
I vL
iL
+
-
+
- +
-
+
- +
-+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
16Prof. Leandro Michels
Modos de operaModos de opera çção ão –– cond. contcond. cont íínua (2 quadrantes)nua (2 quadrantes)
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
1) Retificador (1) Retificador ( αααααααα<90<90oo))
α=150α=150α=150α=150α=150α=150α=150α=150οοοοοοοο
2) Inversor (2) Inversor ( αααααααα>90>90oo))
α=30α=30α=30α=30α=30α=30α=30α=30οοοοοοοο
Bidirecionais em tensão e Bidirecionais em tensão e unidirecional em correnteunidirecional em corrente
Inversor nãoInversor não --autônomo (precisa autônomo (precisa de tensão CA externa)de tensão CA externa)
17Prof. Leandro Michels
Formas de onda:Formas de onda:11 22 11
R=10R=10ΩΩΩΩΩΩΩΩL=500mHL=500mHVoVo=220V=220Vf=50Hzf=50Hzαααααααα=60=60ºº αααααααα 2π2π2π2π2π2π2π2π
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
π+απ+απ+απ+απ+απ+απ+απ+α
18Prof. Leandro Michels
Tensão na cargaTensão na carga
( ) ( )( )0.45 cos cosLmed oV V≅ α − β
Lef oV V=
MMéédiodio
EficazEficaz
( ) ( )12 senLmed oV V t d t
π+α
α
= ω ωπ ∫
( ) ( )2
12 sen
a
Lef oV V t d tπ+
α
= ω ω π ∫
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
I vL
iL
19Prof. Leandro Michels
Tensão mTensão m éédia de sadia de sa íída em funda em fun çção de ão de αααααααα
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
20Prof. Leandro Michels
Corrente na cargaCorrente na cargaMMéédiodio
EficazEficaz
( ) ( )12 seno
Lmed
VI t d t
R
π+α
α
= ω ωπ ∫
Lef LmedI I≅
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
( )0.9 cosoLmed
VI
R≅ α
V
i1
T1vT1 vT2
vT4vT3
T2
T3 T4
I vL
iL
MMéédiodio
EficazEficaz
Lef LmedI I≅
0LmedI ≅
Corrente na entradaCorrente na entrada
21Prof. Leandro Michels
α=30α=30α=30α=30α=30α=30α=30α=30οοοοοοοο
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
Fator de deslocamentoFator de deslocamento
coscos ((φφφφφφφφ)=)=coscos ((αααααααα))
DF=0.866DF=0.866
22Prof. Leandro Michels
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
α=90α=90α=90α=90α=90α=90α=90α=90οοοοοοοο
Fator de deslocamentoFator de deslocamento
coscos ((φφφφφφφφ)=)=coscos ((αααααααα))
DF=0DF=0
23Prof. Leandro Michels
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
α=150α=150α=150α=150α=150α=150α=150α=150οοοοοοοο
Fator de deslocamentoFator de deslocamento
coscos ((φφφφφφφφ)=)=coscos ((αααααααα))
DF=DF=--0.8660.866
24Prof. Leandro Michels
Potência ativa (P) e reativa (Q) em funPotência ativa (P) e reativa (Q) em fun çção de ão de αααααααα
Retificadores 1Retificadores 1 ΦΦ onda completa a tiristor (RL)onda completa a tiristor (RL)
EPO I – Aula 15 – Retificadores monofásicos onda comp leta a tiristor
( )0.9cosPF = α