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



Bibliografia para esta aula

https://sites.google.com/site/profwashingtonsilva/





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.



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



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


MS fasedeTensão

)cos(17,1)cos(2

233

RVo

VoV VoV Lmed Lmed



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.


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



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.



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;



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:


rmsfasedeTensãoOnde,

1800para )cos(17,1

)cos(2

233

Vo

º αº VoV

VoV

Lmed

Lmed



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 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.



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



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




0º≤α≤60º



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



Com carga RL: 60º≤ α ≤120º


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



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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