ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Aula 03 - Retificadores Trifásicos ...luis.nodari/Disciplinas/EPO/EPO - 03... · 2 Prof. Luis Nodari EPO – Aula 03 – Retificadores trifásicos a diodo

1

ELETRÔNICA DE POTÊNCIAELETRÔNICA DE POTÊNCIA

Aula 03 - Retificadores Trifásicos a diodoAula 03 - Retificadores Trifásicos a diodo

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 03 – Retificadores trifásicos a diodo

Exige o uso de condutor de neutro, sistema a 4 fios.Exige o uso de condutor de neutro, sistema a 4 fios.

v1

v3

v2

D3

D2

D1

RvL

iL

i1

i2

i3 vD3

vD2

vD1

Retificadores trifásicos a diodo com ponto médio e carga Retificadores trifásicos a diodo com ponto médio e carga resistiva (R)resistiva (R)

Análise qualitativaAnálise qualitativa

3

Prof. Luis Nodari



EtapasEtapas

t < t < Etapa 1Etapa 1 Etapa 2Etapa 2

t < t < Etapa 3Etapa 3

v1

v3

v2

D3

D2

D1

RvL

iL

i1

i2

i3 vD3

vD2

vD1

+-

+ -

+-

+-+

-iL

+-

+ -

+-

+-

+

-iL

+-

+ -

+-

+-

+

-iL

t < t < 3030oo < 150 < 150oo 150150oo < 270 < 270oo

270270oo < 390 < 390oo

4

Prof. Luis Nodari


11 22 33 11 22 33

v1

v3

v2

D3

D2

D1

RvL

iL

i1

i2

i3 vD3

vD2

vD1

Formas de OndaFormas de Onda

5

Prof. Luis Nodari


Tensão na cargaTensão na carga

3 3 21.17Lmed o oV V V

1.19Lef oV V

MédioMédio EficazEficaz

5 / 6

/ 6

12 sen

2 / 3Lmed oV V t d t

5 / 6 2

/ 6

12 sen

2 / 3Lef oV V t d t

v1

v3

v2

D3

D2

D1

RvL

iL

i1

i2

i3 vD3

vD2

vD1

vLVLmVLef

Análise quantitativaAnálise quantitativa

6

Prof. Luis Nodari


Corrente na cargaCorrente na carga

1.17 oLmed

VI

R 1.19 o

Lef

VI

R

5 /6

/ 6

12 sen

2 / 3o

Lmed

VI t d t

R

25 / 6

/ 6

21sen

2 / 3o

Lef

VI t d t

R

iLILmILef

iL

v1

v3

v2

D3

D2

D1

RvL

i1

i2

i3 vD3

vD2

vD1



7

Prof. Luis Nodari


Potência na cargaPotência na carga

2

1.42 oL

VP

R

2

1.42 oL

VS

R

AtivaAtiva AparenteAparente

2L LefP RI

L Lef LefS V I

v1

v3

v2

D3

D2

D1

RvL

iL

i1

i2

i3 vD3

vD2

vD1

pLPLSL


8

Prof. Luis Nodari


Corrente na entradaCorrente na entrada


v1

v3

v2

D3

D2

D1

RvL

i1

i2

i3 vD3

vD2

vD1

1 0.393Lmed o

med

I VI

R 1 0.69

3Lef o

ef

I VI

R

5 / 6

1

/ 6

21sen

2o

med

VI t d t

R

25 /6

1

/6

21sen

2o

ef

VI t d t

R

i1I1mI1ef


Drena corrente contínua da fonteDrena corrente contínua da fonte

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Potência na entradaPotência na entrada

2

1 2.07 oVSR


25 /6

21

/ 6

213 sen2

oVP t d t

R

1 3 0.69 o

o

VS V

R

v1

v3

v2

D3

D2

D1

RvL

i1

i2

i3 vD3

vD2

vD1

p1P1S1

2

1 1.41 oVPR

1 1 13 ef efS V I


2

1 1 1

0

3P v t i t d t

10

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Esforços nos diodosEsforços nos diodos

Tensão reversaTensão reversa

max 3 2DR oV V

max

2 oD

VI

R

Corrente médiaCorrente médiaCorrente eficazCorrente eficaz

v1

v3

v2

D3

D2

D1

RvL

iL

i1

i2

i3 vD3

vD2

vD1

0.39 oDmed

VI

R0.69 o

Def

VI

R

vD1piD1pID1mID1ef


1Dmed medI I1Def efI I

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Retificadores trifásicos a diodo em ponte completa com Retificadores trifásicos a diodo em ponte completa com carga resistiva (R)carga resistiva (R)


v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

Exige o uso de condutor de neutro, sistema a 4 fios.Exige o uso de condutor de neutro, sistema a 4 fios.

12

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EtapasEtapas

t < 3t < 3Etapa 1Etapa 1 Etapa 2Etapa 2

t < 7t < 7Etapa 3Etapa 3

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

iL

+-

+ -

iL

+-

+ -

+

-

iL

+- +

-

+ -

t < 5t < 5

13

Prof. Luis Nodari


EtapasEtapas

t < t < Etapa 4Etapa 4 Etapa 5Etapa 5

t < t < Etapa 6Etapa 6

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

iL

+- +

-

+ -

iLiL

+-

+

-

+ -

iL

+-

+

-

+ -

t < t <


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Formas de ondaFormas de onda11 22 33 44 55 66

EtapasEtapas

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Formas de ondaFormas de onda

R=25R=25VVoo=57,73V=57,73V

f=50Hzf=50Hz

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17

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18

Prof. Luis Nodari



2.339Lmed oV V2.341Lef oV V


2 /3

/3

/6

/ 6

13 2 sen

2 / 6

33 2 cos

Lmed o

o

V V t d t

V t d t

/ 6 2

/ 6

13 2 cos

2 / 6Lef oV V t d t

vL

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLVLmVLef


19

Prof. Luis Nodari



vL

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

iLILmILef

2.339 oLmed

VI

R 2.341 o

Lef

VI

R

/ 6

/ 6

3 21cos

2 / 6o

Lmed

VI t d t

R

2/ 6

/ 6

3 21cos

2 / 6o

Lef

VI t d t

R



20

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2

5.48 oL

VP

R

2

5.48 oL

VS

R


2L LefP RI L Lef LefS V I

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vL

pLPLSL


21

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


1 0medI

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

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vL

i1I1mI1ef

5 / 6 11 / 6

2 21

/ 6 7 / 6

1

2ef Lmed LmedI I d t I d t

1 1.90 oef

VI

R

Análise quantitativa: considerando o sistema equilibradoAnálise quantitativa: considerando o sistema equilibrado

22

Prof. Luis Nodari



AtivaAtivaAparenteAparente

1 1 13 ef efS V I

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vL

2

1 5.48 oVPR

2

1 5.70 oVSR


5 / 6

1

/ 6

13 2.34 2 seno oP V V t d t

1 1

0

13P p t d t

1 3 1.9o oS V V

p1P1mP1ef

23

Prof. Luis Nodari




max 3 2D oV V

max

3 2 oD

VI

R

Corrente médiaCorrente média Corrente eficazCorrente eficaz

0.78 oDmed

VI

R

1.35 oDef

VI

R

3Lmed

Dmed

II

3Lmed

Def

II

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vL

vD1piD1pID1mID1ef

Aproximação por onda quadradaAproximação por onda quadrada


24

Prof. Luis Nodari


Variações de Carga: Cargas RL e RLEVariações de Carga: Cargas RL e RLE

A variação de carga na saída do conversor implica na alteração dos comportamentos de tensão e correntes na saída do retificador (carga), e das características das correntes de entrada (fonte), alterando parâmetros de projeto e esforços de componentes.

vL

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

L

E

25

Prof. Luis Nodari


Meia-onda (3 pulsos)Meia-onda (3 pulsos)

TopologiasTopologias

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLC vC

iC

Onda completa (6 pulsos)Onda completa (6 pulsos)

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

vL1

iL1

R

C2

C1vC1

vC2

iC1

iC2

vL2R

iL1

iL2

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

id1 id2 id3

vD3vD2vD1

R

iL

vLC vC

iC

Ponto central (6 pulsos)Ponto central (6 pulsos) Ponto central (6 pulsos)Ponto central (6 pulsos)

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

vL

iL

R

C2

C1vC1

vC2

iC

iC1

iC2

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Prof. Luis Nodari


Modo 1 – Dois pulsos de corrente Modo 1 – Dois pulsos de corrente por semi-ciclopor semi-ciclo

Modos de operação:Modos de operação:

Modo 2 – Um pulso de corrente Modo 2 – Um pulso de corrente por semi-ciclopor semi-ciclo

1.73R

C

1.73R

C

i1

t

i1

t


v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLC vC

iC

Retificador onda Retificador onda completacompleta

27

Prof. Luis Nodari


Etapa 1Etapa 1 Etapa 2Etapa 2 Etapa 3Etapa 3

Etapa 4Etapa 4

+-

+ - +

-

+

-

+-

+

-

+

-

+ -

+-

+

-

+-

+

-

+

-

+-

+

-

+

-

+-

+ -

+

-

+

-

+-

Etapa 5Etapa 5 Etapa 6Etapa 6

Etapas de operação – Modo 1Etapas de operação – Modo 1

28

Prof. Luis Nodari


+-

+

-

+-

+

-

+

-

+-

+

-

+

-

+-



+

-

+

-

+-

+ -

+

-

+

-

+-

+ -

+

-

+

-

+-

+ -Etapas de operação – Modo 1Etapas de operação – Modo 1

29

Prof. Luis Nodari


11

EtapasEtapas

22 33 44 55 66 77 88 99 1010 11111212

Etapas de operação:Etapas de operação:

30

Prof. Luis Nodari



R=25R=25C=2000C=2000HHVVoo=220V(fase)=220V(fase)

f=50Hzf=50HzP~11500WP~11500W

31

Prof. Luis Nodari


32

Prof. Luis Nodari


33

Prof. Luis Nodari



Etapa 4Etapa 4

+-

+ - +

-

+

-

+-

+-

+

-

+ -

+

-

+

-

+-

+ -

Etapa 5Etapa 5 Etapa 6Etapa 6

+

-

+

-

+-

+ -

+

-

+

-

+-

+ -

+

-

+

-

+-

+ -

Etapas de operação – Modo 2Etapas de operação – Modo 2Análise qualitativaAnálise qualitativa

34

Prof. Luis Nodari


Formas de onda – Modo 2Formas de onda – Modo 2

R=2R=2C=2000C=2000HHVVoo=220V(fase)=220V(fase)

f=50Hzf=50HzP~11500WP~11500W

35

Prof. Luis Nodari


Formas de onda – Modo 2Formas de onda – Modo 2

Corrente no capacitorCorrente no capacitor

36

Prof. Luis Nodari


t

Vp

|v1(t)|

vC(t)

/6

VCmin

t

I1p

icc(t)

tC

/3

/6 /3

1 11

cos1 cos cos 1 exp 0

2RC RC

RC

1 1min minsen sen2 2 2

C C

p o

V V

V V

11tan

2RC

Equacionamento:Equacionamento:

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLC vC

iC


37

Prof. Luis Nodari



min1

C

p

VRC f

V

Tensão de saídaTensão de saída

38

Prof. Luis Nodari



1Ct

113 sin sin

op

C p

PI

f t V

Corrente de saídaCorrente de saída

Equacionamento:Equacionamento:

2omed

o

VP

R

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLC vC

iC

t

Vp

|v1(t)|

vC(t)

/6

VCmin

t

I1p

icc(t)

tC

/3

/6 /3

39

Prof. Luis Nodari




3sen sen

/ 3cos cos

2

pLmed

VV

Lef LmedV V


v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLC vC

iCvLVLmVLef

40

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LmedLmed

VI

R Lef

Lef

VI

R


v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLC vC

iC

ILILmILef

41

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AtivaAtiva

AparenteAparente

22 Lef

L Lef

VP RI

R

L Lef LefS V I



v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLC vC

iC

42

Prof. Luis Nodari


Corrente na entradaCorrente na entrada

MédioMédioEficazEficaz

1 0medI

1 11

2 21

2 2p C p C

med

I t I tI

T

2

1 11 0

12 1

/ 2

ct

ef pC

tI I dt

T t

1 11

23C

ef p

tI I

T


v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLC vC

iCi1I1mI1ef

43

Prof. Luis Nodari




1 LP P

1 1 1ef efS V I 1 1

0

1P p t d t

1 11

63C

o p

tS V I

T


v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLC vC

iC p1P1S1

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Prof. Luis Nodari




max 3 2D p oV V V

Corrente de picoCorrente de pico

max 1D pI I

Corrente médiaCorrente média

1

1Dmed p CI I t

T


1

2ef

Def

II

Corrente eficazCorrente eficaz

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLC vC

iC

iD1pID1mID1ef

vD1p

121

2p C

Dmed

I tI

T

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vCiCICef

Esforços no capacitorEsforços no capacitor

Tensão máximaTensão máxima

max 3 2C pk oV V V

Corrente eficazCorrente eficaz

2C SE CP R I

Perdas de conduçãoPerdas de condução


1Cef

p

R If RC

V

v1

v3

v2

i1

i3

i2

D1 D2 D3

D4 D5 D6

id1 id2 id3

id4 id6id5

vD3vD2vD1

vD4 vD5 vD6

R

iL

vLC vC

iC

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