aula_08_retificadores trifásicos controlados
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São Luis, Abril 2012.
Washington Luis Santos Silva.
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão
Departamento Acadêmico de Eletroeletrônica
Eletrônica de Potência
Retificadores Trifásicos Controlados
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Bibliografia para esta aula
https://sites.google.com/site/profwashingtonsilva/
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Nesta aula
Capítulo 8: Retificadores trifásicos controlados
1. Retificador trifásico de ponto médio:• A estrutura;
• Funcionamento com carga resistiva; • Funcionamento com carga indutiva.
2. Retificador trifásico de onda completa:• A estrutura;
• Funcionamento com carga resistiva;
• Funcionamento com carga indutiva.
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Retificador trifásico controlado de ponto médio
Carga resistiva pura:
Os retificadore monofásicos controlados apresentam grande quantidade de ondulaçõesAC em sua tensão de saída DC e são limitados pela capacidade de potência da fontemonofásica;
Quando se exigem altos níveis de potência, os retificadores trifásicos controlados sãoos preferidos porque fornecem tensão média DC maior na saída, bem como umacomponente AC de oscilação reduzida;
Em um retificador controlado os diodos são substituídos por SCRs.
)º120(2)()º120(2)(
)(2)(
3
2
1
t senV t vt senV t v
t senV t v
o
o
o
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Carga resistiva pura:Considerando o ângulo de disparo no intervalo α=0º a α <30º, tem-se um
retificador trifásico controlado cuja equação da onda retificada é dada por:
3 pulsos
Retificador trifásico controlado de ponto médio
MS fasedeTensão
)cos(17,1)cos(2
233
RVo
VoV VoV Lmed Lmed
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Observa-se que o efeito do controle de fase consiste em adicionar o termo cos (α) àequação para o retificador trifásico não controlado. Assim percebe-se que a tensão desaída pode ser controlado pela variação do ângulo de disparo α.
Retificador trifásico controlado de ponto médio
A corrente média de saída é:
R
Vo
R
V I Lmed
Lmed
cos17,1
A corrente média do SCR é:
cos2
23
3)(
Vo
R
I I Lmed
med SC R
A corrente RMS do SCR é:
cos22
3)(
)( Vo R
I I med SC R
RMSSC R
O valor nominal da tensão de pico inversa do SCR é
linha.detensãodamáximovaloroé onde,ou3 )()()( P LP LPIV SCR V V VpV
O período de condução para cada SCR é 1/3 de um ciclo ou:3
2
A frequência de ondulação é: ACsinal3 do frequência f r
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Retificador trifásico controlado de ponto médio Carga resistiva pura:
Considerando o ângulo de disparo no intervalo α ≤ 30º a α ≤ 150º, a corrente desaída diminui até zero em algum instante e então tende a se tornar negativa. Isso
não é possível com a carga resistiva. Portanto, a corrente e a tensão de saída
permanecem iguais a zero até que o próximo passe para o estado ligado. A tensão
de saída é dada por:
Obs.: Para valores de α≥150º, a tensão média de saída é nula, isto é, V Lmed
=0V
para 150º≤α≤180º.
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Tarefa
Exemplo 8.1 do livro Eletrônica de Potência (Ahmed):• Um retificador controlado de três pulsos está ligado auma fonte AC de 3 ᶲ, 4 fios com tensão de linha igual a380 Vrms. Se a resistência de carga for de 10 Ω,determine:
• A tensão de carga máxima;• A tensão média na carga;• A corrente média na carga;
• A corrente máxima na carga;
• A corrente máxima no SCR;
• A corrente média no SCR;• A corrente RMS no SCR;• A tensão reversa máxima nos SCRs;• A frequência de ondulação;
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Carga RL:
2
o
v t V sen t
No modo de corrente constante e contínua, em que a componente indutiva da
carga é grande o suficiente, a forma de onda da tensão de saída pode sernegativa para alguns valores de α. Se o ângulo de disparo for menor que 30º, atensão de saída será sempre positiva e seu valor médio será dado pelaequação abaixo. Para um ângulo de disparo maior que 30º, a tensão de saídase torna negativa durante uma parte do ciclo, assim a tensão média é dada por:
Retificador trifásico controlado de ponto médio
rmsfasedeTensãoOnde,
1800para )cos(17,1
)cos(2
233
Vo
º αº VoV
VoV
Lmed
Lmed
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O diodo de retorno pode ser ligado em paralelo a uma carga, parafornecer à corrente um caminho alternativo que exclua os SCRs. Nessecaso a tensão de saída na terá valor negativo. Assim, a inversão não é
possível e a tensão média de saída é o mesmo do retificador trifásicocontrolado com carga resistiva.
Carga RL e com diodo de retorno
(FWD- Freewheeling diode):
Retificador trifásico controlado de ponto médio
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Retificador trifásico controlado de onda completa Estudo geral da estrutura:
- O retificador trifásico controlado de onda completa em ponte (ou seis pulsos) é mais
usado como conversor de alta potência em eletrônica de potência. Ele é projetado comdois retificadores trifásicos de três-pulsos, ligados em série;
- Os SCRs 1, 3 e 5 recebem o nome de grupo positivo, uma vez que são disparadosdurante o semi-ciclo positivo da tensão de fase as quais estão ligados e os SCRs 2, 4 e6 formam o grupo negativo pela razão contrária a anterior.
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Retificador trifásico controlado de onda completa
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Retificador trifásico controlado de onda completa
)º602(364
2
23
º20160º
)2cos(332
2
23
60º0º
sen
R
Vo I
R
Vo
I
Lrms
Lrms
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Retificador trifásico controlado de onda completa O valor RMS (ou eficaz) da corrente da saída é:
)()( 32 Lmed RMS A I i
A frequência de ondulação da saída é dada por:
fontedafrequênciaa6 r f
O fator de ondulação é:
12
2
Lmed
Lrms
I
I RF
A potência dissipada na carga é:
R I Po Lrms 2
A PIV e o período de condução são dados por:
)()(
P LV SCRsPIV º120SCRcadaparaconduçãodeÂngulo
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Retificador trifásico controlado de onda completa
0º≤α≤60º
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Retificador trifásico controlado de onda completa A tesnão de saída varia de uma valor máximo α=0º e diminui a 0 quando α =90º;Se a carga tiver indutância suficiente, a corrente de saída permanecerá constate durantea condução.
A corrente média de saída é:
R R
V I Lmed
Lmed
cos34,2
A corrente RMS da saída é: Lmed med SCR I I )(
A corrente RMS do SCR é: Lmed RMSSCR I I )(
O valor nominal da tensão de pico inversa do SCR é
linha.detensãodamáximovaloroé onde,ou3 )()()( P LP LPIV SCR V V VpV
O período de condução para cada SCR é 1/3 de um ciclo ou:3
2
A tensão RMS de saída é:
21
)( )2cos(
8
33
4
12
P L Lrms V V
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Com carga RL: 60º≤ α ≤120º
Retificador trifásico controlado de onda completa
A tensão na saída:
3
cos13 )(
P L
Lmed
V V
A corrente média no SCR é:
Lmed Lmed
med SC R I I
I º360
)2º240(
3)(
O valor RMS da corrente de linha é dado por:
2)(º90
)º120(lmed RMS I I
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Tarefas Resolver os problemas abaixo do livro Eletrônica de
Potência (Ahmed), pag 302 e 303• 8.1• 8.2• 8.3• 8.4
• 8.5• 8.7• 8.8• 8.9• 8.18
• 8.20
1. Data da entrega, impreterivelmente 24/04/20122. Fora destas datas só serão recebidas os casos que estiverem amparados em lei.
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