Captulo 8:

Retificadores trifsicos controlados

Profa. Dr. Ing. Vera Lcia D. S. Franco

Engenharia Mecatrnica

Quando se exigem altos nveis de potncia os retificadores trifsicos controlados so preferidos, porque fornecem tenso mdia DC aumentada na sada bem como uma componente AC reduzida de ondulao.

Retificadores controlados de meia-onda trs pulsos com carga resistiva:

Obs: o ngulo de disparo medido a partir dos pontos de interseo, ou cruzamento, das tenses de fase correspondentes, e no do cruzamento com o zero das ondas de tenso.

- A tenso e a corrente de sada no se anulam em momento algum, entretanto, a tenso mdia de sada diminuda, se, se comparada = 0

Retificador controlado de meia-onda: a) diagrama do circuito; b) formas de onda para tenso e corrente com = 0, c) formas de onda para diferente de 0

cos827,0300cos233

)(0)(0 pavgpara

pavg VVVV = =

A tenso mdia dada por:

Sendo a tenso mxima de fase-neutro.A tenso mdia controlada com a variao de .

pV

cos2330

0 pavg

avg VRRV

I ==A corrente mdia por SCR :

I

cos23

30

pavg

SCRavg VRI

I ==

( )

000

0

00)(0

1801500150

5,0cos866,0123

150306

cos123

=

+=

++=

VV

senV

paraVV

p

pavg

, a corrente de sada diminui at zero, em algum instante e ento tende a se tornar negativa. Isso no possvel com carga resistiva,. Portanto neste caso a corrente e a tenso de sada permanecem iguais a zero at o prximo SCR passar para o estado ligado.

00 15030 se

cos21

3)(

)( RVI

I pavgSCRrmsSCR ==

Retificador Trifsico controlado com carga indutiva sem diodo de retorno

Para ngulos de retardo inferiores a 30 graus a tenso de sada sempre positiva, para ngulos de retardo maiores que 30 graus a tenso de sada torna-se negativa durante parte de cada ciclo. A tenso mdia de sada :

No caso da carga resistiva a tenso de sada alterava a forma de onda, considerando um ngulo de retardo maior que 30 graus, agora a tenso de sada prossegue na mesma poro da senide. A mxima tenso mdia :

cos827,01800cos233 00

)(0 ppavg VVV ==

00

0)(0

900

0cos827,0

= ===

quando

parapavg

VV

VV

Formas de onda de um retificador controlado de meia-onda (30 < < 150),

com carga resistiva.Formas de onda com carga indutiva

(RL) e corrente contnua

Caracterstica de controle da tenso de sada DC

Retificador Trifsico controlado com carga indutiva com diodo de retorno

A tenso de sada no se torna mais negativa,ou seja, no mais possvel a inverso.

a) Carga com FWD; b) formas de onda de tenso e de corrente para = 75

Retificador controlado de onda completa em ponte (seis pulsos) com carga resistiva

Assim como o retificador no controlado, este o conversor de alta potncia mais usado em eletrnica de potncia.

Circuito retificador controlado de seis pulsos em ponte

Retificador controlado de onda completa em ponte (seis pulsos) com carga resistiva

Considere o circuito em ponte como dois grupos de trs pulsos em srie defasados em 60 um do outro. Um mtodo simples para analisar as formas de onda consiste em obter a sada para cada grupo de trs-pulsos e ento som-las.

Para se obter as correntes de linha, aplica-se a lei de Kirchhoff para correntes:

25

63

41

iiiiiiiii

C

B

A

===

Os SCRs 1, 3 e 5 recebem o nome de grupo positivo, uma vez que so disparados no semiciclo positivo.

Os SCRs 2, 4 e 6 so disparados durante os ciclos negativos das tenses, formando assim o grupo negativo.

Quando um elemento do grupo positivo e um elemento do grupo negativo conduzem, a tenso de linha correspondente ligada diretamente carga. Exemplo: Se SCR2 e SCR3 conduzem diretamente, a tenso de linha Vbc aplicada carga.

= 0 a 120 SCR1 conduzindo ponto 1 em A; = 120 a 240 SCR3 conduzindo ponto 1 em B; = 240 a 360 SCR5 conduzindo ponto 1 em C; V1n o pico positivo de VAN, VBN, VCN.

= 180 a 300 SCR4 conduzindo ponto 2 em A; = 300 a 420 SCR6 conduzindo ponto 2 em B; = 60 a 180 SCR2 conduzindo ponto 2 em C; V2n o pico negativo de VAN, VBN, VCN.

NN VVVV 21120 ==

Intervalo Tenso no ponto 1 Tenso no ponto 2 Tenso 12

0 a 60 A B AB

60 a 120 A C AC

120 a 180 B C BC

180 a 240 B A BA

240 a 300 C A CA

300 a 360 C B CB

360 a 420 A B AB

Intervalo SCR1 SCR3 SCR5 SCR4 SCR6 SCR2

0 a 60 0 BA CA AB 0 CB

60 a 120 0 BA CA AC BC 0

120 a 180 AB 0 CB AC BC 0

180 a 240 AB 0 CB 0 BA CA

240 a 300 AC BC 0 0 BA CA

300 a 360 AC BC 0 AB 0 CB

Este tipo de inversor possui os seguintes modos de operao:

tenso e corrente contnuas

tenso de sada possuir uma poro negativa. Se a carga indutiva alta, a corrente continuar a fluir. Se a carga for puramente resistiva ou se um FWD for conectado em paralelo com a carga RL a poro negativa se tornar nula. O valor mdio da tenso de sada portanto:

00 600 00

)(0 600cos33 = pavg VV

00 12060

00)(0 120603

cos133

++= pavg VV

Quando = 60, as duas equaes apresentam resultados idnticos Quando = 120, a tenso mdia de sada nula. Quando = 0, a tenso V0(avg) est em seu valor mximo 1,65 VP , e a corrente

mdia no SCR :

O valor RMS (eficaz) da corrente de sada :

3)(0

)(avg

avgSCR

II =

00)(0

00)(0

12060)602(36423

6002cos33223

=

+=

senRVI

RVI

mRMS

mRMS

O valor RMS das correntes de linha da fonte para ambos os modos de operao dado por:

A frequncia de ondulao da sada :

O fator de ondulao RF :

A potncia dissipada na carga :

Valor nominal da tenso de pico reversa dos SCRs = Vp

Perodo de conduo de cada SCR = 120

)(032

avgA Ii =

12

2

)(0

)(0 =avg

RMS

II

RF

RIPRMS

= 20 )(0

reder ff = 6

Formas de onda de um circuito em ponte com = 0.

Mudanas na configurao do circuito medida que os SCRs so chaveados sequencialmente: a) caminho da corrente durante o perodo 1; b) perodo 2; c) perodo 3; d) perodo 4; e) perodo 5; f) perodo 6

Formas de onda para o Exemplo 8.6 ( = 30): a) tenso; b) corrente

Circuitos equivalentes de conduo: a) 30 a 90; b) 90 a 150; c) 210 a

270; d) 270 a 330

Carga indutiva RL sem diodo de retorno

O efeito da indutncia da carga consiste em tornar a corrente desada linear para fazer com que ela fique prxima de uma curva cc.Para , a tenso de sada sempre positiva, a corrente de sada est sempre presente e a tenso de sada a mesma, se a carga for indutiva ou existir um diodo de retorno.A tenso mdia assim calculada:

A tenso de sada varia em funo de =0 quando aumenta o ngulo de disparo, a tenso diminui e se torna zero em 90. O circuito atua como um retificador quando o ngulo de retardo estna faixa , quando a tenso e a corrente de sida so positivas e quando o fluxo de potncia vai da fonte AC para DC.

00 600

cos955,0cos3cos33)(0 pppavg VVVV ===

00 900

Se o ngulo de disparo aumentar a tenso de sada DC mudar de sinal e o circuito operar como inversor. A tenso alcana seu mximo negativo no ngulo de disparo 180. Quando , o circuito em ponte trabalha como inversor e transfere potncia do lado DC para o lado AC.

Portanto um retificador em ponte com indutncia suficiente pode operar como retificador ou inversor, quando adota a escolha apropriada do ngulo de disparo. Slide 23

00 18090

Formas de onda de tenso e de corrente para o Exemplo 8.6: a) = 60; b) = 90

Tenso de sada em SCR1 para um ngulo de disparo = 45

Tenso mdia de sada versus ngulo de retardo para uma corrente

contnua de sada

Formas de onda de tenso e de corrente em um retificador em ponte: a) = 15; b) = 60

Formas de onda de tenso e de corrente em um retificador em ponte: a) = 0; b) = 30; c) = 60

Formas de onda de tenso de sada para = 90

Caracterstica de controle

Formas de onda de tenso e de corrente : a) = 75; b) = 120;

Formas de onda de tenso e de corrente : c) = 135; b) = 150;

a) Circuito semicontrolado em ponte com carga indutiva e diodo de retorno;

b) formas de onda de tenso e de corrente para um ngulo de disparo pequeno; c) para um ngulo de disparo pequeno

Tenso mdia de sada versus ngulo de retardo para corrente de sada contnua

Formas de onda de tenso e de corrente para o Exemplo 8.14: a) = 0; b) = 60; c) = 120

Conexo em doze-pulsos com duas pontes de seis-pulsos: a) em srie; b) em paralelo

c) Formas de onda da tenso de sada para a ponte ligada em srie

FIM