Eletrônica de PotênciaEletrônica de Potência

Circuitos e Retificadores com Diodos;Circuitos e Retificadores com Diodos; Capítulo 3, págs. 55 à 63 do livro texto;Capítulo 3, págs. 55 à 63 do livro texto; Aula 10;Aula 10; Professor: Fernando Soares dos Reis;Professor: Fernando Soares dos Reis;

Sumário Capítulo 3Sumário Capítulo 3

Introdução;Introdução; 3.4 Diodos de Comutação;3.4 Diodos de Comutação; 3.5 Recuperação da Energia Armazenada Utilizando um Diodo3.5 Recuperação da Energia Armazenada Utilizando um Diodo de Comutação;de Comutação; 3.6 Retificadores Monofásicos de Meia Onda;3.6 Retificadores Monofásicos de Meia Onda;

RESUMO;RESUMO; PROBLEMAS;PROBLEMAS;

IntroduçãoIntrodução

Estudaremos o fenômeno da comutação nos Estudaremos o fenômeno da comutação nos diodos, para tanto iremos nos valer de dois diodos, para tanto iremos nos valer de dois circuitos típicos de fontes chaveadas os conversor circuitos típicos de fontes chaveadas os conversor Redutor e Forward; Redutor e Forward;

Iniciaremos nesta aula o estudo dos circuitos Iniciaremos nesta aula o estudo dos circuitos retificadores;retificadores;

3.4 Diodos de Comutação3.4 Diodos de Comutaçãofreewheeling diodefreewheeling diode

3.4 Diodos de Comutação3.4 Diodos de Comutação

A operação do CKT pode ser dividida A operação do CKT pode ser dividida em dois modos ou duas etapas;em dois modos ou duas etapas;

MODO 1MODO 1

L

Rt

S eR

Vti 1)(1

MODO 2MODO 2

L

Rt

eIti

12 )(

Exemplo 3.3Exemplo 3.3 No CKT abaixo tem-se: L=220 No CKT abaixo tem-se: L=220 H, R=0 H, R=0 , e tensão V, e tensão VSS =220V. (a) Desenhar a =220V. (a) Desenhar a

forma de onda da corrente de carga se a chave for fechada por um tempo tforma de onda da corrente de carga se a chave for fechada por um tempo t11 = 100 = 100

s e em seguida aberta. (b) Determinar a energia armazenada no indutor da carga.s e em seguida aberta. (b) Determinar a energia armazenada no indutor da carga.

Exemplo 3.3Exemplo 3.3 No CKT abaixo tem-se: L=220 No CKT abaixo tem-se: L=220 H, R=0 H, R=0 , e tensão V, e tensão VSS =220V. (a) Desenhar a =220V. (a) Desenhar a

forma de onda da corrente de carga se a chave for fechada por um tempo tforma de onda da corrente de carga se a chave for fechada por um tempo t11 = 100 = 100

s e em seguida aberta. (b) Determinar a energia armazenada no indutor da carga.s e em seguida aberta. (b) Determinar a energia armazenada no indutor da carga.

tL

Vti S)(

JiLE 1,12

1 2

3.5 Recuperação da Energia Armazenada3.5 Recuperação da Energia Armazenada Utilizando um Diodo de Comutação Utilizando um Diodo de Comutação

No circuito ideal sem perdas a energia No circuito ideal sem perdas a energia armazenada no indutor é mantida neste armazenada no indutor é mantida neste porque não há perdas resistivas.porque não há perdas resistivas.

Em um circuito prático é desejável Em um circuito prático é desejável melhorar a eficiência retornando a energia melhorar a eficiência retornando a energia armazenada à fonte de alimentação.armazenada à fonte de alimentação.

Enrolamento de realimentaçãoEnrolamento de realimentaçãofeedback windingfeedback winding

1

2

N

Na

3.5 Recuperação da Energia Armazenada3.5 Recuperação da Energia Armazenada Utilizando um Diodo de Comutação Utilizando um Diodo de Comutação

3.5 Recuperação da Energia Armazenada3.5 Recuperação da Energia Armazenada Utilizando um Diodo de Comutação Utilizando um Diodo de Comutação

3.5 Recuperação da Energia Armazenada3.5 Recuperação da Energia Armazenada Utilizando um Diodo de Comutação Utilizando um Diodo de Comutação

aVv SD 1

tL

Vtiti

m

SS )()(1

10 tL

VI

m

SModo 1Modo 1

3.5 Recuperação da Energia Armazenada3.5 Recuperação da Energia Armazenada Utilizando um Diodo de Comutação Utilizando um Diodo de Comutação

1)( tL

Vt

La

Vti

m

S

m

SS 0)( 122 t

L

Vt

La

Vtti

m

S

m

SS

12 tat

Modo 2Modo 2

Ao término deste modo em t = tAo término deste modo em t = t22, toda a energia, toda a energia

armazenada no indutor Larmazenada no indutor Lmm é devolvida à fonte. é devolvida à fonte.

01 a

V

dt

diL S

m

3.5 Recuperação da Energia Armazenada3.5 Recuperação da Energia Armazenada Utilizando um Diodo de Comutação Utilizando um Diodo de Comutação

Exemplo 3.5Exemplo 3.5 No CKT abaixo tem-se: LNo CKT abaixo tem-se: Lmm=250 =250 H, N H, N11=10 e N=10 e N22=100. A tensão V=100. A tensão VSS =220V não há corrente inicial na circuito. Se a chave =220V não há corrente inicial na circuito. Se a chave

SS11 for fechada por um tempo t for fechada por um tempo t11=50 s e em seguida aberta, (a) determinar a tensão reversa no diodo D=50 s e em seguida aberta, (a) determinar a tensão reversa no diodo D11 , (b) o valor máximo , (b) o valor máximo

da corrente primária, (c) o valor máximo da corrente secundária, (d) tempo de condução do diodo Dda corrente primária, (c) o valor máximo da corrente secundária, (d) tempo de condução do diodo D 1 1 e a energia fornecida e a energia fornecida

pela fonte.pela fonte.

tL

Vtiti

m

SS )()(1

aVv SD 1

12 tat

JiLE 1,12

1 2

AI 440

VvD 2420

st 5002

mJE 242

3.6 Retificadores Monofásicos de 3.6 Retificadores Monofásicos de Meia Onda Meia Onda

Um Um retificador retificador é um circuito que converte um é um circuito que converte um sinal CA em um sinal unidirecional;sinal CA em um sinal unidirecional;

Não é muito utilizado na industria, Não é muito utilizado na industria, monofásico;; Funcionamento;Funcionamento;

Exemplo 3.6Exemplo 3.6 O CKT abaixo tem uma carga puramente resistiva de valor R. Determinar (a) a eficiência, O CKT abaixo tem uma carga puramente resistiva de valor R. Determinar (a) a eficiência,

(b) o fator de forma, (c) o fator de ondulação, (d) o fator de utilização do transformador, (b) o fator de forma, (c) o fator de ondulação, (d) o fator de utilização do transformador, (e) a tensão de pico inverso (PIV) do diodo D(e) a tensão de pico inverso (PIV) do diodo D11 e (f ) o CF da corrente de entrada. e (f ) o CF da corrente de entrada.

Retificadores Monofásicos de Retificadores Monofásicos de Meia Onda Meia Onda Carga RLCarga RL

Haverá uma defasagem entre a tensão e a Haverá uma defasagem entre a tensão e a corrente;corrente;

Simula o comportamento de uma máquina CC;Simula o comportamento de uma máquina CC;

0

)(2

tdtsenV

V mmédio

)cos(12

mmédio

VV

Agora Agora = 0 e o valor médio = 0 e o valor médio da tensão de saída aumenta.da tensão de saída aumenta.

0

)(2

tdtsenV

V mmédio

m

médio

VV

EsenVm

Retificadores Monofásicos Retificadores Monofásicos Carregador de Baterias Carregador de Baterias

EE

EE

mV

Esen 1

ProblemaProblema

3.19 Pág. 117: A tensão de bateria do CKT abaixo é 3.19 Pág. 117: A tensão de bateria do CKT abaixo é E=20V e sua capacidade é de 200 Wh. A corrente média de E=20V e sua capacidade é de 200 Wh. A corrente média de carga deve ser I=10A. A tensão de entrada primária é carga deve ser I=10A. A tensão de entrada primária é Vp=120V, 60 Hz e o transformador tem uma relação de Vp=120V, 60 Hz e o transformador tem uma relação de espiras de n=2:1. Calcular (a) o ângulo de condução espiras de n=2:1. Calcular (a) o ângulo de condução do do diodo, (b) a resistência de limitação da corrente R; (c) a diodo, (b) a resistência de limitação da corrente R; (c) a especificação de potência Pr de R; (d) o tempo de carga h especificação de potência Pr de R; (d) o tempo de carga h em horas; (e) a eficiência em horas; (e) a eficiência do retificador e (f) a tensão de do retificador e (f) a tensão de pico inverso PIV do diodo. pico inverso PIV do diodo.

EE

EE

RESUMORESUMO

Os diodos quando utilizados em circuitos Os diodos quando utilizados em circuitos retificadores, geram tensões de saída fixa;retificadores, geram tensões de saída fixa;

As leis básicas de CKTs são essenciais para uma As leis básicas de CKTs são essenciais para uma boa compreensão dos fenômenos estudados;boa compreensão dos fenômenos estudados;

A qualidade de nosso circuito pode ser aferida em A qualidade de nosso circuito pode ser aferida em função de uma série de parâmetros conhecidos função de uma série de parâmetros conhecidos como fatores de mérito;como fatores de mérito;