eletrÔnica de potÊncia aula 05 - retificadores controladosluis.nodari/disciplinas/epo/epo -...

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

Prof. Luis Nodari

EPO – Aula 05 - Retificadores Controlados05 - Retificadores Controlados

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

Prof. Luis Nodari


Formas de onda:Formas de onda:

11 22 33 11 22 33

R=20R=20Vo=220VVo=220Vf=50Hzf=50Hz=60º =60º

4

Prof. Luis Nodari


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

Prof. Luis Nodari


Corrente na carga e entradaCorrente na carga e entrada


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

Prof. Luis Nodari


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

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Prof. Luis Nodari


Potência na entradaPotência na entrada


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

Prof. Luis Nodari


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

Prof. Luis Nodari


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




TT1 1 – Ciclo negativo de V– Ciclo negativo de V11

11

Prof. Luis Nodari


TopologiasTopologias

EtapasEtapas

0 0 t < t < t < t <


t < t <

Etapa 3Etapa 3

i1

T1vT1 vT2

vT4vT3

T2

T3 T4

R vL

iL

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

- +

-

+

- +

-

+

- +

-

+

-

+

- +

-

+

- +

-+

-

t < 2t < 2

Etapa 4Etapa 4

12

Prof. Luis Nodari


11 22 33R=50R=50Vo=220VVo=220Vefef

f=50Hzf=50Hz=60º =60º

44


13

Prof. Luis Nodari




2Lef oV V


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

Prof. Luis Nodari


Corrente na carga/entradaCorrente na carga/entrada


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

Prof. Luis Nodari




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

Prof. Luis Nodari



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

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Prof. Luis Nodari


Esforços no tiristorEsforços no tiristor

Tensão direta e reversaTensão direta e reversa

max 2T oV V


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

Prof. Luis Nodari


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




TT1 1 – Ciclo negativo de V– Ciclo negativo de V11

19

Prof. Luis Nodari


Modos de conduçãoModos de condução

1) Descontínua1) Descontínua 2) Contínua2) Contínua

Ângulo de condução crítica Ângulo de condução crítica → →

20

Prof. Luis Nodari


Topologia 1 - condução contínuaTopologia 1 - condução contínua

0 0 t < t < t < t <


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

Prof. Luis Nodari



11 22 33IL=1AIL=1AVo=220VVo=220Vefef

f=50Hzf=50Hz=60º =60º

44

11 22 33 44

22

Prof. Luis Nodari



IL=1AIL=1AVo=220VVo=220Vefef

f=50Hzf=50Hz=60º =60º

23

Prof. Luis Nodari




f=50Hzf=50Hz=60º =60º

24

Prof. Luis Nodari


Topologia 2 - condução contínuaTopologia 2 - condução contínua

0 0 t < t < t < t <


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

Prof. Luis Nodari



11 22 33IL=1AIL=1AVo=220VVo=220Vefef

f=50Hzf=50Hz=60º =60º

44

11 22 33 44

26

Prof. Luis Nodari




f=50Hzf=50Hz=60º =60º

27

Prof. Luis Nodari


Formas de ondaFormas de onda::


f=50Hzf=50Hz=60º =60º

28

Prof. Luis Nodari




2Lef oV V


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


Corrente na cargaCorrente na carga


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



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



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




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


Esforços nos tiristores/diodosEsforços nos tiristores/diodos


max 2T oV V


max maxT D LmedI I I


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


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


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


37

Prof. Luis Nodari


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


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


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


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



f=50Hzf=50Hz=30º =30º


11

22 33 44 5566

42

Prof. Luis Nodari



f=50Hzf=50Hz=60º =60º


43

Prof. Luis Nodari



f=50Hzf=50Hz=90º =90º

Formas de onda Formas de onda → condução decontínua → condução decontínua ((<60<60oo))

44

Prof. Luis Nodari


Tensão na cargaTensão na carga→ condução contínua→ condução contínua

2.34 cosLmed oV V


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


Tensão na cargaTensão na carga→ condução descontínua→ condução descontínua

2.34 1 cos3Lmed oV V


3

12 3 sen


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


Tensão na cargaTensão na carga→ condução contínua→ condução contínua

2.34 cosLmed oV V


2

3

3

12 3 sen


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


Tensão média na cargaTensão média na carga

48

Prof. Luis Nodari


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

Prof. Luis Nodari


Esforços nos tiristoresEsforços nos tiristores


max 3 2T oV V


max 2 3 oT

VI

R


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


Modos de conduçãoModos de condução

1) Condução descontínua1) Condução descontínua 2) Condução contínua2) Condução contínua

Ângulo de condução crítica Ângulo de condução crítica → →

51

Prof. Luis Nodari


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


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


Prof. Leandro Michels

IILL=100A=100A


f=50Hzf=50Hz=60º =60º


54

Prof. Luis Nodari


IILL=100A=100A


f=50Hzf=50Hz=90º =90º


55

Prof. Luis Nodari


IILL=100A=100A


f=50Hzf=50Hz=90º =90º


56

Prof. Luis Nodari


IILL=100A=100A


f=50Hzf=50Hz=120º =120º


57

Prof. Luis Nodari


IILL=100A=100A


f=50Hzf=50Hz=120º =120º


58

Prof. Luis Nodari


59

Prof. Luis Nodari


eletrÔnica de potÊncia aula 05 - retificadores controladosluis.nodari/disciplinas/epo/epo -...

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