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Eletronica de potencia
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁUNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICADEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICACURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA
1UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Disciplina de Eletrônica de Potência Disciplina de Eletrônica de Potência –– ET66BET66B
Aula 12 Aula 12 –– Retificador meia onda controlado a Retificador meia onda controlado a tiristortiristor (RL)(RL)
Prof. Amauri AssefProf. Amauri Assef
[email protected]@utfpr.edu.br
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Retificador Monofásico Meia Onda Controlado a Tiristor
2) Carga RL
2UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Onde:
Sendo: Vo = valor eficaz da tensão de alimentação
)t(senV)t(senV)t(v om ωωω 2==
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Formas de onda para carga RL:
3UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Instante de disparo ωt = α
Ângulo de extinção
Modo de condução descontínua
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Formas de onda para carga RL:
α β 2πVoVo = 120V= 120VF = 60HzF = 60Hz
4UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
F = 60HzF = 60HzR = 25R = 25ΩΩL = 200mHL = 200mHαα = 30= 30°°
β > π
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Tensão média na carga:∫+
=Tt
t
med dt)t(fT
V0
0
1
∫=β
α
ωωπ
td)t(senVVLmed 022
1
( )βα coscosV,VLmed −≅ 02250
5UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Corrente média na carga:
( )βα coscosR
V,
R
VI Lmed
Lmed −== 02250
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Determinação do ângulo de extinção β:
Relação entre fontes (neste caso, E=0)
oV
Ea
2=
6UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Relação entre resistência e reatância
Ângulo de disparo do tiristor
Ângulo de extinção da corrente
oV2
( ) LX;XR
Rcos L ωφ =
+=
22
αβ
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Ábaco de Puschlowski:
Exemplo:Exemplo:
60
°== ,cos
αφ
7UTFPR – Campus Curitiba
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Resulta:Resulta:
0
30
=°=
a
α
°= 235β
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Corrente na carga:
Resolvendo-se a equação, obtém-se:
( ) ( ) ( ) ( )dttsenVdt
tdiLtRitv o ωωωω 2=+=
8UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Resolvendo-se a equação, obtém-se:
Onde:
( ) ( ) ( ) ( )
−−−
+=
−− αωωφαφωω
tL
Ro e.sentsenXR
Vti
22
2
LX;R
L;
R
Xarctan ωτφ ===
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Corrente eficaz na carga:
( ) ( ) ( )∫
−−−=−−
βαω
ωφαφω2
21 tL
Ro e.sentsen
VI
( )∫=β
α
ωωπ
tdtiI Lef2
2
1
9UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Corrente normalizada eficaz em função do ângulo de disparo α :
o
Lefef
V
IXRI
2
22 +=
( ) ( )∫
−−−+
=α
ωφαφωπ 222
LoLef e.sentsen
XRI
Corrente eficaz na carga
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Corrente normalizada eficaz em função do ângulo de disparo α sendo φ o parâmetro (pg. 79):
10UTFPR – Campus Curitiba
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efo
Lef IXR
VI
22
2
+=
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Retificador Monofásico Meia Onda Controlado a Tiristor
3) Carga RL com diodo de circulação (roda livre)
11UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Onde:
Sendo: Vo = valor eficaz da tensão de alimentação
)t(senV)t(senV)t(v om ωωω 2==
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Retificador Monofásico Meia Onda Controlado a Tiristor
Etapas de funcionamento:
12UTFPR – Campus Curitiba
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Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Formas de onda para carga RL (modo descontínuo):
VoVo = 120V= 120VF = 60HzF = 60Hz
α 2ππ
13UTFPR – Campus Curitiba
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F = 60HzF = 60HzR = 25R = 25ΩΩL = 30mHL = 30mHαα = 30= 30°°
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Formas de onda para carga RL (modo contínuo):
VoVo = 120V= 120VF = 60HzF = 60Hz
α 2ππ
14UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
F = 60HzF = 60HzR = 25R = 25ΩΩL = 200mHL = 200mHαα = 30= 30°°
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Tensão média na carga – independe do ângulo de extinção
Corrente na carga:
( )αωωπ
π
α
cosV,td)t(senVV oLmed +== ∫ 1225022
10
15UTFPR – Campus Curitiba
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Intervalo (α,π)
Intervalo (π,β)
( ) ( ) ( ) ( )
−−−
+=
−− αωωφαφωω
tL
Ro e.sentsenXR
Vti
221
2
( )
−−
= R
L
t
e.Iti
ωπ
ω 12
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Retificador Monofásico Meia Onda Controlado a Tiristor
4) Carga RLE
16UTFPR – Campus Curitiba
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Onde:
Sendo: Vo = valor eficaz da tensão de alimentação
)t(senV)t(senV)t(v om ωωω 2==
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Formas de onda para carga RLE:
α β 2πVoVo = 120V= 120VE=50VE=50V
17UTFPR – Campus Curitiba
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E=50VE=50VF = 60HzF = 60HzR = 25R = 25ΩΩL = 30mHL = 30mHαα = 30= 30°°
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Determinação do ângulo de extinção β:
Relação entre fontes (neste caso, E>0)
oV
Ea
2=
18UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Relação entre resistência e reatância
Ângulo de disparo do tiristor
Ângulo de extinção da corrente
oV2
( ) LXXR
Rcos L ωφ =∴
+=
22
αβ
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Ábaco de Puschlowski:
Exemplo:Exemplo:
60
80 ,cos
°==
αφ
19UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Resulta:Resulta:
80
60
,a =°=α
°= 150β
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Tensão média na carga (n=1):
Tensão eficaz na carga (n=1):
+= ∫∫
+απ
β
β
α
ωωωπ
2
022
tEdtd)t(senVn
VLmed
20UTFPR – Campus Curitiba
Prof. Amauri Assef
Tensão eficaz na carga (n=1):
Ângulo crítico de extinção (m=1):
[ ]
+= ∫∫
+απ
β
β
α
ωωωπ
222
022
tdEtd)t(senVn
VLef
απβ +=mC
2
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Tiristor SCR Tiristor SCR
Corrente média na carga
Corrente eficaz na carga: Para facilitar o cálculo pode-se admitir que para a altos valores de L:
R
EVI Lmed
Lmed
−=
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Para facilitar o cálculo pode-se admitir que para a altos valores de L:
Com isto, é possível calcular as perdas no tiristor.
ILef = ILmed
Eletrônica de Potência Eletrônica de Potência –– Cálculo térmicoCálculo térmico
Exercício: Determinar no conversor abaixo: (a) ângulo de extinção da corrente e modo de
operação; (b) traçar as formas de onda de VL e IL; (c) calcular a tensão média e corrente média na carga; (d) fator de potência da estrutura. Considerar ILEF=ILmed
==
60
1272 ωωHzf
)t(sen.)t(v
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°===
Ω=
30
32
1000
2
αVE
mHL
R
R
EVI Lmed
Lmed
−=oV
Ea
2=
( ) LX;XR
Rcos L ωφ =
+=
22
LmedLef I.EI.RP += 2