epo1 09 retificador trif sico onda completa a diodo em ponte

8/19/2019 EPO1 09 Retificador Trif Sico Onda Completa a Diodo Em Ponte

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1

ELETRÔNICA DE POTÊNCIA IELETRÔNICA DE POTÊNCIA IAula 09Aula 09 -- Retificadores trifRetificadores trifáásicos asicos a

diodo em ponte completadiodo em ponte completa

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINAUNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINACENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLCENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓÓGICASGICAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉÉTRICATRICACURSO DE ENGENHARIA ELCURSO DE ENGENHARIA ELÉÉTRICATRICA

Prof. Leandro Michels, Dr. Eng.Prof. Leandro Michels, Dr. [email protected]@gmail.com

EPO I – Aula 09 – Retificadores trifásicos a diodo em ponte completa


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3

Prof. Leandro Michels

EtapasEtapas

Carga RLCarga RL →→ ananáálise similarlise similar

9π/69π/69π/69π/69π/69π/69π/69π/6 ≤≤≤≤≤≤≤≤ ωωωωωωωωtt


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4


Formas de ondaFormas de onda11


Retificadores 3Retificadores 3ΦΦ em ponte completa (R)em ponte completa (R)

22 33 44 55 66EtapasEtapas


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5



Retificadores 3Retificadores 3ΦΦ em ponte completa (R)em ponte completa (R)

Formas de ondaFormas de onda

R=25R=25ΩΩΩΩΩΩΩΩVVoo=57,73V=57,73Vf=50Hzf=50Hz


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6



Retificadores 3Retificadores 3ΦΦ em ponte completa (R)em ponte completa (R)Formas de ondaFormas de onda


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7



Retificadores 3Retificadores 3ΦΦ em ponte completa (R)em ponte completa (R)Formas de ondaFormas de onda


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8



Retificadores 3Retificadores 3ΦΦ em ponte completa (RL)em ponte completa (RL)EspectroEspectro →→ Tensão de saTensão de saí í dada


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10/37

10



Retificadores 3Retificadores 3ΦΦ em ponte completa (R)em ponte completa (R)FalhasFalhas →→ Diodo aberto (DDiodo aberto (D11))


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11



Retificadores 3Retificadores 3ΦΦ em ponte completa (R)em ponte completa (R)FalhasFalhas →→ Diodo aberto (DDiodo aberto (D11))


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12


Tensão na cargaTensão na carga

2.339 Lmed o

V V ≅

2.341 Lef oV V ≅

MMéédiodio

EficazEficaz

( ) ( )

( ) ( )

2 / 3

/ 3

/ 6

/ 6

1 3 2 sen2 / 6

33 2 cos

Lmed o

o

V V t d t

V t d t

π

π

π

−π

= ω ωπ

= ω ωπ

∫

∫

( ) ( ) / 6

2

/ 6

13 2 cos

2 / 6 Lef o

V V t d t

π

−π

= ω ω π ∫

v L

v 1

v 3

v 2

i 1

i 3

i 2

D 1

D 2 D 3

D 4

D 5

D 6

i d1 i d2 i d3

i d4

i d6

i d5

v D3

v D2

v D1

v D4

v D5

v D6

R

i L


v L

V Lm V Lef

Retificadores 3Retificadores 3ΦΦ em ponte completa (R)em ponte completa (R)AnAnáálise quantitativalise quantitativa


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13


Corrente na cargaCorrente na carga

v L

v 1

v 3

v 2

i 1

i 3

i 2

D 1

D 2 D 3

D 4

D 5

D 6

i d1

i d2

i d3

i d4

i d6

i d5

v D3

v D2

v D1

v D4

v D5

v D6

R

i L


i LI Lm

I Lef

2.339 o Lmed V

I R

≅

2.341

o

Lef

V

I R≅

( ) ( ) / 6

/ 6

3 21cos

2 / 6

o Lmed

V I t d t

R

π

−π

= ω ωπ ∫

( ) ( )

2

/ 6

/ 6

3 21cos

2 / 6

o Lef

V I t d t

R

π

−π

= ω ω π

∫

MM

éé

diodio

EficazEficaz



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14


Potência na cargaPotência na carga

2

5.48 o LV

P R

=

2

5.48 o L

V S

R=

AtivaAtiva

AparenteAparente

2

L Lef P RI =

L Lef Lef S V I =

v 1

v 3

v 2

i 1

i 3

i 2

D 1

D 2 D 3

D 4

D 5

D 6

i d1

i d2

i d3

i d4

i d6

i d5

v D3 v D2 v D1

v D4

v D5

v D6

R

i L

v L


p L

P LS L



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15


Corrente na entrada (fase 1)Corrente na entrada (fase 1)MMéédiodio

EficazEficaz 1

0med I =

( ) ( )

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

π

π π

π π

= ω ωπ

= ω + ω

π

∫

∫ ∫

v 1

v 3

v 2

i 1

i 3

i 2

D 1

D 2 D 3

D 4

D 5

D 6

i d1

i d2

i d3

i d4

i d6

i d5

v D3

v D2

v D1

v D4

v D5

v D6

R

i L

v L


i 1

I 1m I 1ef

( ) ( )

5 / 6 11 / 6

2 2

1

/ 6 7 / 6

1

2ef Lmed Lmed I I d t I d t

π π

π π

= ω + ω π ∫ ∫1

1.90 oef V

I R

≅


Sistema equilibradoSistema equilibrado →→ os cos cáálculo para todas as fases idênticoslculo para todas as fases idênticos


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16


Potência na entradaPotência na entrada

AtivaAtiva

AparenteAparente

1 1 13

ef ef S V I = ×

v 1

v 3

v 2

i 1

i 3

i 2

D 1

D 2 D 3

D 4

D 5

D 6

i d1

i d2

i d3

i d4 i d6 i d5

v D3

v D2

v D1

v D4

v D5

v D6

R

i L

v L


2

1 5.48 o

V P

R=

2

1 5.70 o

V S

R=

Retificadores 3Retificadores 3ΦΦ

em ponte completa (R)em ponte completa (R)AnAnáálise quantitativalise quantitativa

( )5 / 6

1

/ 6

13 2.34 2 sen

o oP V V t d t

π

π

= × × ω ωπ ∫

( )1 10

13P p t d t

π

= × ω ωπ ∫

1 3 1.9

o oS V V = × ×

p 1

P 1m P 1ef


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17


EsforEsforçços nos diodosos nos diodos

Tensão reversaTensão reversa

max 3 2 D oV V =

Corrente de picoCorrente de pico

max

3 2 o D

V I

R=

Corrente mCorrente méédiadia

Corrente eficazCorrente eficaz

0.78 o Dmed

V I

R≅

1.35 o Def V

I R

≅

3

Lmed Dmed

I I =

3

Lmed Def

I I =

v 1

v 3

v 2

i 1

i 3

i 2

D 1

D 2 D 3

D 4

D 5

D 6

i d1

i d2

i d3

i d4

i d6

i d5

v D 3

v D2

v D1

v D4 v D5 v D6

R

i L

v L


v D1p

i D1p I D1m

I D1ef


em ponte completa (R)em ponte completa (R)

AproximaAproximaçção por onda quadradaão por onda quadrada

AnAnáálise quantitativalise quantitativa


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18


AnAnáálise qualitativalise qualitativa Etapas de operaEtapas de operaççãoão


em ponte completa (RL)em ponte completa (RL)

Sem o uso de condutor deSem o uso de condutor deneutro (sistema a 3 fios)neutro (sistema a 3 fios)


v L

v 1

v 3

v 2

i 1

i 3

i 2

D 1

D 2 D 3

D 4

D 5

D 6

i d1

i d2

i d3

i d4

i d6

i d5

v D3 v D2 v D1

v D4

v D5

v D6

R

i L

L

Mesmas etapas ao conversorMesmas etapas ao conversorcom carga Rcom carga R


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19




em ponte completa (RL)em ponte completa (RL)Formas de ondaFormas de onda


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20






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21






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22




em ponte completa (RL)em ponte completa (RL)EspectroEspectro →→ Tensão de saTensão de saí í dada


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23




em ponte completa (RL)em ponte completa (RL)EspectroEspectro →→ Corrente de entradaCorrente de entrada


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25




em ponte completa (RL)em ponte completa (RL)FalhasFalhas →→ Diodo aberto (DDiodo aberto (D11))


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26




em ponte completa (RL)em ponte completa (RL)FalhasFalhas →→ Diodo aberto (DDiodo aberto (D11))


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27



2.339 Lmed oV V ≅

2.341 Lef oV V ≅

MMéédiodio

EficazEficaz

( ) ( )

( ) ( )

2 / 3

/ 3

/ 6

/ 6

1 3 2 sen2 / 6

33 2 cos

Lmed o

o

V V t d t

V t d t

π

π

π

−π

= ω ωπ

= ω ω

π

∫

∫

( ) ( ) / 6

2

/ 6

13 2 cos

2 / 6 Lef o

V V t d t

π

−π

= ω ω π ∫


v L

V Lm V Lef


em ponte completa (RL)em ponte completa (RL)AnAnáálise quantitativalise quantitativa

O á


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28



FormulaFormulaçção genão genééricarica

( )2

12

cos sen6 61

p

n

V n

a n

π π

= π −

( ) ( )0,2 ,

cos L nn q q

v t a a n t ∞

=

= + ω∑K

06 sen

6 pa V

π = π

q = 6q = 6

2π2− π

pV

π−π


em ponte completa (RL)em ponte completa (RL)Harmônicas de tensãoHarmônicas de tensão

EPO I A l 09 R tifi d t ifá i di d t l t


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29




2.339 o

Lmed

V I R≅

( ) ( ) / 6

/ 6

3 21cos

2 / 6

o Lmed

V I t d t

R

π

−π

= ω ωπ ∫

( ) / 6

2

/ 6

12 / 6

Lef Lmed I I d t

π

−π

= ωπ ∫

MMéédiodio

EficazEficaz



2.339 o

Lef

V I

R≅

i L

I Lm I Lef

EPO I Aula 09 Retificadores trifásicos a diodo em ponte completa


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30


Potência na cargaPotência na carga

2

5.48 o LV

P R

=

2

5.48 o LV

S

R

=

AtivaAtiva

AparenteAparente

2

L Lef P RI =

L Lef Lef S V I =


p L

P LS L





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31


Corrente na entrada (fase 1)Corrente na entrada (fase 1)MMéédiodio

EficazEficaz 1

0med I =

( ) ( )

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

π

π π

π π

= ω ωπ

= ω + ω

π

∫

∫ ∫


( ) ( )

5 / 6 11 / 6

2 2

1

/ 6 7 / 6

1

2ef Lmed Lmed I I d t I d t

π π

π π

= ω + ω π ∫ ∫1

1.90 oef V

I R

≅



Sistema equilibradoSistema equilibrado →→ os cos cáálculo para todas as fases idênticoslculo para todas as fases idênticos

i 1

I 1m I 1ef



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32



4 sen sen2 3

nn nb

nπ π =

π

( ) ( )11

sennn

i t b n t ∞

=

= ω∑1

-12

π

2−π

π

−π

2α

2α

FormulaFormulaçção genão genéérica normalizadasrica normalizadas


em ponte completa (RL)em ponte completa (RL)Harmônicas de correnteHarmônicas de corrente

22

3

πα =



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33Prof. Leandro Michels

Potência na entradaPotência na entrada

AtivaAtiva

AparenteAparente

1 1 13

ef ef S V I = ×


2

1 5.48 o

V P

R=

2

1 5.70 o

V S

R=



( )5 / 6

1

/ 6

13 2.34 2 sen

o oP V V t d t

π

π

= × × ω ωπ ∫

( )1 10

1

3P p t d t

π

= × ω ωπ ∫

1 3 1.9

o oS V V = × ×

p 1

P 1S 1



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EsforEsforçços nos diodosos nos diodos

Tensão reversaTensão reversa

max 3 2 D oV V =

Corrente de picoCorrente de pico

max

3 2 o D

V I

R=

Corrente mCorrente méédiadia

Corrente eficazCorrente eficaz

0.78 o Dmed

V I

R≅

1.35 o Def V

I R

≅

3

Lmed Dmed

I I =

3

Lmed Def

I I =




v D1p

i D1p I D1m

I D1ef



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AnAnáálise qualitativalise qualitativa Etapas de operaEtapas de operaççãoão


em ponte completa (RLE)em ponte completa (RLE)

Sem o uso de condutor deSem o uso de condutor deneutro (sistema a 3 fios)neutro (sistema a 3 fios)

O u a 09 et cado es t ás cos a d odo e po te co p eta

Mesmas etapas do conversorMesmas etapas do conversorcom carga RL (6 etapas)com carga RL (6 etapas)

Modo de conduModo de conduçção contão contí í nuanua

Mesmas etapas do conversorMesmas etapas do conversor

com carga RL, intercalandocom carga RL, intercalandoetapas onde nenhum diodoetapas onde nenhum diodoconduz (12 etapas)conduz (12 etapas)

Modo de conduModo de conduçção descontão descontí í nuanua

v L

v 1

v 3

v 2

i 1

i 3

i 2

D 1

D 2 D 3

D 4

D 5

D 6

i d1

i d2

i d3

i d4

i d6

i d5

v D3

v D2

v D1

v D4

v D5

v D6

R

i L

L

E



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CCáálculo delculo de ββββββββ →→ ÁÁbaco debaco de PuschlowskiPuschlowski

( )2 2 2

cos R

R Lφ =

+ω

sen2 3 o

E arc

V

α =

cβ < β

Parâmetros:Parâmetros:

A partir doA partir do áábaco:baco: ( ), , cos( ) f aβ = α φ

DeterminaDeterminaçção do modo de conduão do modo de conduççãoão

2

6

c

πβ = +αCondiCondiççãoão--limite entre os modos:limite entre os modos:

cβ ≥ β

MODO DE CONDUMODO DE CONDUÇÇÃO DESCONTÃO DESCONTÍ Í NUANUA

MODO DE CONDUMODO DE CONDUÇÇÃO CONTÃO CONTÍ Í NUANUA

2 3 o

E a

V =



p p

3

2

o E V >



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( ) ( )6 3 2 cos cos2 3

Lmed oV V E π = α − β + +α −β π

AnAnáálise quantitativa (MCD)lise quantitativa (MCD)

MMéédiodio

( ) ( ) ( ) ( )2 / 3

/ 3

13 2 sen

2 / 6 Lmed oV Ed t V t d t Ed t

βα π

π α β

= ω + ω ω + ω

π ∫ ∫ ∫

MMéédiodio Lmed

Lmed

V E I

R

−=





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