trabalho de eletronica de potencia- retificadores monofasicos

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FACULDADE DE TECNOLOGIA DE CURITIBA 
CURSO SUPERIOR DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RETIFICADORES MONOFÁSICOS 
RETIFICADORES CONTROLADOS E SEMICONTROLADOS EM PONTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
2020 
 
 
 
 
THAYNANN CRISTHIAN DO ROSARIO SAVIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RETIFICADORES MONOFÁSICOS 
RETIFICADORES CONTROLADOS E SEMICONTROLADOS EM PONTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
Projeto apresentado à disciplina de 
ELETRÔNICA DE POTÊNCIA do curso 
de ENGENHARIA ELÉTRICA da 
FATEC/PR como exigência para 
obtenção de nota parcial do 2º 
bimestre. 
Prof. Orientador: LUCAS MACIEL 
RODRIGUES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
2020
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1: Configuração e sequências de funcionamento para o retificador 
monofásico controlado de onda completa em ponte. .................................................. 6 
Figura 2::Tensão media em função de para carga resistiva.........................................7 
Figura 3: Formas de onda de um retificador em ponte com carga resistiva. ............... 7 
Figura 4: Retificador em ponte com carga RL ............................................................. 8 
Figura 5: Forma de onda para cargas RL ................................................................... 9 
Figura 6: Modos de condução. .................................................................................. 10 
Figura 7: Característica de condução de retificadores controlados em condução 
continua. .................................................................................................................... 10 
Figura 8: Retificador de onda completa em ponte com diodo de retorno .................. 11 
Figura 9: Formas de onda de tensão e de corrente para a Figura 8.. ....................... 12 
Figura 10: Sequências de funcionamento da ponte mista ......................................... 13 
Figura 11: Sequências de funcionamento da ponte mista ......................................... 14 
 
 
 
 
 
Sumário 
 
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................... 2 
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................................... 4 
2 DESENVOLVIMENTO ............................................................................................................. 5 
2.1 RETIFICADORES MONOFASICOS .................................................................................. 5 
2.2 RETIFICADORES CONTROLADOS DE ONDA COMPLETA EM PONTE ........................ 6 
CARGA RESISTIVA: ........................................................................................................... 6 
CARGA INDUTIVA RL: ........................................................................................................ 8 
COM DIODO DE RETORNO: ............................................................................................ 11 
2.3 RETIFICADORES SEMICONTROLADOS EM PONTE ................................................... 13 
3 CONCLUSÃO ........................................................................................................................ 16 
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................................... 17 
 
4 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O fornecimento de energia elétrica é feito, essencialmente, a partir de uma rede 
de distribuição em corrente alternada, devido, à facilidade de adaptação do nível de 
tensão por meio de transformadores. Em muitas aplicações, no entanto, a carga 
alimentada exige uma tensão contínua. A conversão CA-CC é realizada por conversores 
chamados retificadores. 
Os retificadores podem ser classificados segundo a capacidade de ajuste de 
tensão, como controlados e não controlados, de acordo com número de fases ou tipo de 
conexão dos dispositivos, meia ponte e ponte completa. Um retificador não controlado 
utiliza apenas diodos enquanto, retificadores controlados utilizam dispositivos tiristores 
para fazer a conversão, tendo a possibilidade de ocorrer uma configuração mista, ou seja, 
semicontrolados. 
O objetivo desta pesquisa trata-se de analisar o funcionamento e as formas de 
onda dos retificadores controlados de onda completa em ponte e retificadores 
semicontrolados em ponte.
5 
 
2 DESENVOLVIMENTO 
 
2.1 RETIFICADORES MONOFASICOS 
 
 Basicamente um retificador ou circuito retificador são compostos por dispositivos 
como diodos e tiristores, e convertem corrente continua em corrente alternada. 
 Os diodos semicondutores de potência são construídos com silício e apresentam 
resistência elétrica variável com a temperatura. Os diodos reais apresentam uma 
pequena resistência à circulação de corrente quando diretamente polarizados além de 
não bloquearem tensões muito elevadas quando polarizados reversamente. 
 Segundo Ahmed (2000), os retificadores controlados de silício (SCRs) são 
dispositivos semicondutores que, ao contrário do que ocorre com um diodo, quando 
polarizados diretamente, o SCR não conduzirá automaticamente quando a tensão ânodo-
cátodo ficar positiva, só começam a conduzir se receberem um comando através de uma 
Corrente no terminal de gatilho (GATE). 
 Tanto quanto os diodos, os SCRs apresentam resistência elétrica variável com a 
temperatura, portanto, estiver conduzindo. Assim como para os diodos, tais 
características são ideais e os SCRs reais apresentam uma pequena resistência à 
circulação de corrente quando diretamente polarizados e habilitados, além de não 
bloquearem tensões muito elevadas quando polarizados reversamente (SEDUC 2012). 
 As características dinâmicas do SCR estão ligadas diretamente com o 
comportamento Transitório do componente durante os processos de entrada em 
condução e bloqueio. 
 Os retificadores podem ser classificados segundo a sua capacidade de ajustar o 
valor da Tensão de saída (controlados x não controlados); de acordo com o número de 
fases da tensão Alternada de entrada (monofásico, trifásico, hexafásico, etc.); em função 
do tipo de conexão dos Elementos retificadores (meia ponte x ponte completa)(POMILIO 
2014). 
 Os circuitos retificadores controlados constituem a principal aplicação dos tiristores 
em conversores estáticos. Possuem vasta aplicação industrial, no acionamento de 
motores de corrente contínua, em estações retificadoras para alimentação de redes de 
transmissão CC, no acionamento de locomotivas, etc.
6 
 
 O foco desta pesquisa serão os retificadores controlados de onda completa em 
ponte e Retificadores semicontrolados em ponte. 
 
2.2 RETIFICADORES CONTROLADOS DE ONDA 
COMPLETA EM PONTE 
 
CARGA RESISTIVA: 
 
 Um retificador controlado de onda completa em ponte com carga resistiva tem 
pares de SCRs opostos na diagonal passam juntos para o estado ligado ou para o 
desligado. A tensão média de saída DC controlada vai de zero a um valor máximo 
positivo, dependendo da variação do ângulo de disparo. O retificador em ponte completa 
e suas duas sequências de funcionamento são apresentados na Figura 1. Como a ponte 
completa emprega quatro SCRs ela é também chamada de ponte totalmente controlada. 
 
Figura 1: Configuração e sequências de funcionamento para o retificador monofásico controlado de onda 
completa em ponte. 
 
O valor médio da tensão e corrente é: 
 
 
 
7 
 
 
 
Figura 2:Tensão media em função de para carga 
 resistiva 
Figura 3: Formas de onda de um retificador em 
ponte com carga resistiva. 
 
 
A tensão de pico sobre cada SCR é expressa por: 
 
 
 
8 
 
CARGA INDUTIVA RL: 
 
 
 A Figura 4 mostra o retificador em ponte com o acréscimo de uma carga indutiva. 
Devido aos SCRs serem comandados com ângulos complementares (α e α + π), quando 
a carga apresentar indutância, a corrente se manterá mesmoapós os SCRs serem 
polarizados reversamente. Desta forma, pode ocorrer três modos de condução: 
 
 • Descontínua - β < α + π; 
 • Crítica - β = α + π (a indutância que provoca tal situação é dita indutância crítica); 
 • Contínua - β > α + π. 
 
 A corrente na carga tende a manter-se fluindo, uma vez que o indutor induz uma 
tensão que se opõe ao aumento ou à diminuição da corrente. Portanto, os SCRs 
continuam conduzindo, embora a tensão possa ter caído a zero. A corrente mantém a 
condução no SCR mesmo após a tensão ter sido invertida. Quando a indutância for 
pequena ou o ângulo de retardo α for mantido alto, a corrente de saída DC atingirá o valor 
zero a cada semiciclo em (π + β), como mostra a Figura 5. Nesse período, nenhum dos 
pares de SCRs fica ligado; portanto diz-se que a corrente é não-contínua. 
Figura 4 – Retificador em ponte com carga RL
9 
 
 
 
Figura 5 - Forma de onda para cargas RL 
 
Onde: 
 ∆ - ângulo durante o qual a corrente de carga se mantém nula. 
 𝛼 – ângulo de disparo dos tiristores. 
 𝛽 – ângulo de extinção dos tiristores. 
 𝛾 – ângulo de condução. 
 
O valor médio da tensão e corrente são: 
A tensão eficaz na carga pode ser calculada por: 
 
10 
 
Modos de condução carga RL: 
Figura 6 – Modos de condução 
 
Em condução contínuo: 
𝛽 = 𝜋 + 𝛼 
𝑉𝑛 = 0,45𝑉0 (cos 𝛼 − sin 𝛽) 
𝑉𝑛 = 0,45𝑉0 cos 𝛼 − sin(𝜋 + 𝛼) 
 
Figura 7 – Característica de condução de retificadores controlados em condução continua.
11 
 
 Observe que, quando α se torna maior do que 90°, o valor médio da tensão de 
saída é negativo. Isso significa que, de 90° a 180°, a potência flui do lado da carga DC 
para o lado da fonte AC e o circuito opera como um inversor. Quando se obtém retificação 
e inversão a partir de um conversor, o processo chama-se operação em dois-quadrantes 
e o conversor é denominado conversor completo. 
 
COM DIODO DE RETORNO: 
 
 Se um diodo for ligado em paralelo com a carga, o circuito poderá operar apenas 
como retificador, porque o diodo não permite que valores negativos de V0 surjam nos 
terminais de carga. A Figura 8 mostra o circuito retificador em ponte com a adição de um 
diodo de retorno (D). Ele propicia um caminho extra para o fluxo de corrente na carga. 
Três caminhos são possíveis agora: SCR1 e SCR4, SCR2 e SCR3 e o caminho através do 
diodo D. (AHMED,2000) 
 Segundo ele os valores negativos de V0 polarizarão D diretamente e fornecerão 
tensão zero à carga. Durante esse intervalo, a corrente na carga flui através de D e as 
correntes no SCR e a corrente da fonte são nulas. 
 
Figura 8: Retificador de onda completa em ponte com diodo de retorno
12 
 
 Isso significa que SCR1 e SCR4 em série estão inversamente polarizados e 
passam para o estado desligado. SCR2 e SCR3 já estão desligados, uma vez que VS é 
negativa. A corrente na carga, assim, transfere-se para o diodo de retorno. 
 
 Figura 9: Formas de onda de tensão e de corrente para a Figura 8. 
 
A tensão média na carga é: 
 
13 
 O valor médio da tensão de saída pode variar de 0 a 2 Vm/π à medida que α 
aumentar de 0 a π. Essa tensão nunca é negativa. A corrente em D é a mesma da 
corrente na carga de 0 a α e de π a (π + α) e se torna nula no restante do tempo. A 
corrente média em D é dada por: 
 
2.3 RETIFICADORES SEMICONTROLADOS EM PONTE 
 
 
Figura 10: Sequências de funcionamento da ponte mista
14 
 
Figura 11: Tensão na carga e sequência de condução para a ponte mista 
 
 Para simplificar o funcionamento dividiu-se em 4 etapas: 
 
• Etapa 1: T1 e D2 conduzindo: 
 
T1 e D2 estão diretamente polarizados, um pulso é aplicado na porta de T1. 
 
• Etapa 2: T1 e D1 conduzindo: 
15 
 D1 passa a conduzir no lugar de D2 pois fica polarizado diretamente, T1 só para de 
conduzir quando a corrente chega a zero ou quando houver outro caminho para a 
corrente (disparo de T2). 
 
• Etapa 3: T2 e D1 conduzindo: 
 
 
T2 e d1 estão diretamente polarizados, um pulso é aplicado na porta de T2 
 
• Etapa 4: T2 e D2 conduzindo 
 
 
 D2 passa a conduzir no lugar de D1. T2 só para de conduzir quando a corrente 
chega a zero ou quando houve outro caminho para a corrente (disparo de T2). 
 
 
16 
3 CONCLUSÃO 
 
 Conforme AHMED (2000), para projetar um retificador controlado, é preciso 
substituir por SCRs (silicon controlled rectifiers – retificadores controladores de silício) os 
diodos do circuito do retificador. Esse circuito produz uma tensão de saída DC variável, 
cuja amplitude é obtida por meio de controle de fase, isto é, com o domínio do período 
de condução, variando o ponto no qual um sinal na porta é aplicado ao SCR. Ao contrário 
do que ocorre com um diodo, um SCR não conduzirá automaticamente quando a tensão 
ânodo-cátodo ficar positiva — um pulso deverá ser aplicado à porta. Se o tempo de 
retardo do pulso na porta for ajustado, e se esse processo for executado repetidamente, 
então as saídas dos retificadores poderão ser controladas. Essa técnica é denominada 
controle de fase. Os retificadores controlados, ou conversores, são classificados em dois 
tipos: completamente controlado e semicontrolado. 
 O completamente controlado, ou tipo dois-quadrantes, usa um SCR como 
dispositivo de retificação. A corrente DC é unidirecional, mas a tensão DC pode ter 
qualquer uma das duas polaridades. Com uma delas, o fluxo de potência vai da fonte AC 
para a carga DC, em um processo chamado retificação. Com a inversão da tensão DC 
pela carga, o fluxo de potência vai da fonte DC para a alimentação AC, em um método 
denominado inversão. 
 Se metade dos SCRs for substituída por diodos, o circuito passará a ser 
classificado como semicontrolado ou semiconversor. Esse circuito permite também que 
o valor médio da tensão de saída DC seja variado pelo controle de fase do SCR. 
Entretanto, a polaridade da tensão de saída DC e a direção da corrente não podem 
mudar, isto é, o fluxo de potência ocorre da fonte AC para a carga DC. Os conversores 
desse tipo são também denominados conversores de um-quadrante. Os retificadores 
controlados fornecem potência DC para várias aplicações, como controle de velocidade 
para motores DC, carregadores de baterias e transmissão DC em alta tensão. O controle 
de fase é usado para freqüências abaixo de 400 Hz ou, mais comumente, 60 Hz. 
 A principal desvantagem do controle de fase é a interferência em radiofreqüência 
(radio frequency interference – RFI). A onda semisenoidal cortada produz harmônicos de 
peso que interferem no rádio, na televisão e em outros equipamentos de comunicação. 
17 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
AHMED, A. Eletrônica de Potência / Ashfaq Ahmed; tradução Bazán Tecnologia e 
Lingüística; revisão técnica João Antônio Martino. -- São Paulo: Pearson Prentice Hall, 
2000. 
 
BARBI I. Eletrônica de Potência / Ivo Barbi, 3° edição, (408p): ed. Do autor Florianópolis 
– SC, 2000. INEP, CTC, UFSC. 
 
LIBERT N. Retificadores monofásicos controlados. Aula 6 - Eletrônica de Potência 
ET53B, Tecnologia em Automação Industrial, Universidade Tecnológica Federal do 
Paraná – UTFPR. Disponível em : 
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/nikolaslibert/et53b/slides/Aula%2006%20-
%20Retificadores%20monofasicos%20controlados.pdf/at_download/file. Acesso em: 20 
de novembro de 2020. 
 
POMILIO J. A. Eletrônica de Potência – Cap. 3, DSE – FEEC – UNICAMP 2014. 
Disponível em: http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/eltpot/cap3.pdf acesso 
em: 09 de Novembro de 2020. 
 
SECRETARIA DA EDUCAÇÃO, Escola Estadual de Educação Profissional [EEEP] 
Automação Industrial – Eletrônica de Potência, Ceara, 2012. Disponível em: 
https://www.seduc.ce.gov.br/wp-
content/uploads/sites/37/2012/08/automacao_industrial_eletronica_de_potencia.pdf . 
Acesso em: 08 de novembro de 2020. 
 
ASSEF A. Retificador monofásico onda completa a tiristor, Aula 13 - Disciplina de 
Eletrônica de Potência – ET66B, UniversidadeTecnológica Federal Do Paraná, 
Departamento Acadêmico De Eletrotécnica, Disponível em: 
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/amauriassef/disciplinas/eletronica-de-
potencia/apresentacoes/Eletr_Pot1_13.pdf/at_download/file . Acesso em: 20 de 
novembro de 2020 
 
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/nikolaslibert/et53b/slides/Aula%2006%20-%20Retificadores%20monofasicos%20controlados.pdf/at_download/file
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/nikolaslibert/et53b/slides/Aula%2006%20-%20Retificadores%20monofasicos%20controlados.pdf/at_download/file
http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/eltpot/cap3.pdf
https://www.seduc.ce.gov.br/wp-content/uploads/sites/37/2012/08/automacao_industrial_eletronica_de_potencia.pdf
https://www.seduc.ce.gov.br/wp-content/uploads/sites/37/2012/08/automacao_industrial_eletronica_de_potencia.pdf
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/amauriassef/disciplinas/eletronica-de-potencia/apresentacoes/Eletr_Pot1_13.pdf/at_download/file
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/amauriassef/disciplinas/eletronica-de-potencia/apresentacoes/Eletr_Pot1_13.pdf/at_download/file