Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Universidade Federal do Ceará Campus Sobral RELATÓRIO I Disciplina : Eletrônica de Potência Título: Prática 01: Retificadores Monofásicos de Meia Onda Equipe Bruna Valentim José Davi Souza Braz Juliana Mourão 27 de outubro de 2015 SUMÁRIO 1 Introdução 3 1.1 Diodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Retificador de Meia Onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 Retificador de Meia Onda com Carga Resistiva e Indutiva . . . 6 1.4 Retificador de Meia Onda com Carga Resistiva e Indutiva e com Diodo de Roda Livre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 Objetivos 9 3 Material 10 4 Procedimento Experimental 11 4.1 Retificador de Meia Onda Com Carga Resistiva . . . . . . . . 11 4.2 Retificador de Meia Onda Com Carga Resistiva e Indutiva . . 19 4.3 Retificador de Meia Onda Com Carga Resistiva e Indutiva com Diodo de Roda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 5 Simulação 26 5.1 Retificador de Meia Onda com Carga Resistiva. . . . . . . . . 26 5.2 Retificador de Meia Onda com Carga Indutiva. . . . . . . . . 27 1 UFC - Campus Sobral SUMÁRIO 5.3 Retificador de Meia Onda com Carga Indutiva e Diodo de Roda Livre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 6 Conclusão 31 7 Referência Bibliográficas 33 Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 2 1 INTRODUÇÃO A retificação destina-se a obter uma forma de onda na carga unidirecional, a partir de uma rede alternada. Apenas por retificação não é possível obter uma tensão contínua. Circuitos retificadores mais simples envolvem apenas um díodo. 1.1 Diodo O diodo funciona como uma chave de acionamento automático (fechada quando o diodo está diretamente polarizado e aberta quando o diodo está inversamente polarizado). A diferença mais substancial é que, quando dire- tamente polarizado, há uma queda de tensão no diodo muito maior do que aquela que geralmente se observa em chaves mecânicas, no caso do diodo de silício 0,7 V. A principal função de um diodo é em circuitos retificadores de corrente. Ele transformar corrente alternada em corrente contínua pulsante. Como no semiciclo negativo de uma corrente alternada o diodo faz a função de uma chave aberta, não passa corrente elétrica no circuito, considerando o "sentido convencional de corrente", do "positivo"para o "negativo". A principal fun- ção de um diodo semicondutor, em circuitos de corrente contínua, é controlar 3 UFC - Campus Sobral 1. INTRODUÇÃO o fluxo da corrente, permitindo que a corrente elétrica circule apenas em um sentido. Os diodos de potência têm um papel de grande importância em circuitos eletrônicos de potencia. Ele pode ser utilizado como diodo de retorno em transferência de energia, como isolador de tensão, em retificadores (conversor CA/CC), etc. Em algumas análises, os diodos podem ser considerados como chaves ide- ais, mas os diodos práticos diferem dos diodos ideias nas suas características e têm certas limitações. Os diodos em questão são similares aos diodos de sinal de junção PN. Entretanto os diodos de potência têm maiores capacida- des de potência, corrente e tensão que os diodos de sinal. Mais analisando a resposta em frequência ou velocidade de chaveamento dos diodos de potência podemos observar que é mais baixa se comparada à dos diodos de sinal. 1.2 Retificador de Meia Onda Como o nome já diz retificador de meia onda só utiliza metade dos semi- ciclos gerado por senóide de entrada. O retificador de meia onda é composto por um diodo em série com uma carga, como mostrado na figura 1.1. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 4 UFC - Campus Sobral 1. INTRODUÇÃO Figura 1.1: Circuito retificador de meia onda, com a representação do gráfico da tensão de entrada e saída. Analisando o circuito e considerando o diodo ideal, podemos utilizar o mo- delo mais realista do diodo, onde no circuito utilizaremos bateria e resistência junto com o diodo. Sendo assim podemos analisar o circuito e expressar o mesmo matematicamente. Onde: vo = 0 e vs < vDo (1.1) e vo = R R + rD vS − V Do R R + rD ; vS ≥ vDo (1.2) Sendo que na maioria das aplicações se utiliza rD � R, logo podemos simplificar a segunda equação: vo ∼= vS − V Do (1.3) Onde temos que V Do = 0,7 V Quando escolhemos um diodo para implementar em um projeto, dois Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 5 UFC - Campus Sobral 1. INTRODUÇÃO parâmetros de suma importância deve ser levado em consideração, que seria a capacidade de condução de corrente exigida do diodo a ser utilizado, que será determinada pelo maior valor de corrente que o diodo pode suportar, e também temos que atentar a tensão de pico inversa (PIV) que o diodo será capaz de suportar sem atingir a sua região de ruptura, onde essa região é determinada pelo maior valor de tensão inversa que pode aparecer no diodo. Podemos observar no circuito da figura 1.1, que se a tensão de entrada for negativa, o diodo corta a tensão de saída será zero. Logo podemos concluir que: PIV = V s (1.4) 1.3 Retificador de Meia Onda com Carga Re- sistiva e Indutiva Ao acrescentar um indutor junto à carga resistiva temos uma mudança no comportamento das formas de ondas de corrente e de tensão, como de- monstrado na figura abaixo. Figura 1.2: Formas de Ondas referentes a um Circuito Retificador de Meia Onda à diodo com carga RL. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 6 UFC - Campus Sobral 1. INTRODUÇÃO Devido à presença da indutância, o diodo não se bloqueia quando ωt = p. O bloqueio ocorre no ângulo β, que é superior a pi. Enquanto a corrente de carga não se anula, o diodo se mantém em condução e a tensão de carga, para ângulos superiores a pi, torna-se instantaneamente negativa. 1.4 Retificador de Meia Onda com Carga Re- sistiva e Indutiva e com Diodo de Roda Li- vre Para evitar que a tensão de carga torne-se instantaneamente negativa de- vido à presença da indutância, emprega-se o diodo de roda-livre. A estrutura adquire assim a forma apresentada na figura: Figura 1.3: Circuito Retificador de Meia Onda à diodo com carga RL com presença de Diodo de Roda Livre. As formas de onda relativas ao retificador de meia onda com diodo de roda-livre estão representadas abaixo: Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 7 UFC - Campus Sobral 1. INTRODUÇÃO Figura 1.4: Circuito Retificador de Meia Onda à diodo com carga RL com presença de Diodo de Roda Livre. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 8 2 OBJETIVOS • Observar o funcionamento dos retificadores monofásicos de meia onda para cargas resistiva e indutiva. • Observar o efeito do diodo de roda livre. • Observar diversas formas de onda de tensão e corrente. • Verificar o fator de potência que as estruturas apresentam para diversos valores de carga 9 3 MATERIAL • 01 Voltímetro Analógico CA. • 01 Amperímetro Analógico CA e 01 CC. • 01 Watímetro. • 02 Diodos UF5404. • 01 Banco de Resistores. • 01 Banco de Indutores. • 01 Varivolt. • 01 Osciloscópio com Ponteira de Corrente e Tensão. 10 4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Com um multímetro mediu-se uma tensão de 0,64 V nos diodos da ban- cada, logo conclui-se que eles estão operando normalmente. Em seguida montou-se o circuito da figura 4.1 4.1 Retificador de Meia Onda Com Carga Re- sistiva Figura 4.1: Retificador monofásico de meia onda com carga puramente re- sistiva. 11UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Os resistores disponíveis para a montagem de tal circuito totalizou uma resistência equivalente de 133,3 Ω. Com um osciloscópio verificou-se as for- mas de onda da tensão no resistor e na saída da fonte os resultados estão contidos nas figuras 4.2 e 4.3. Figura 4.2: Tensão de entrada do circuito retificador de meia onda. Nota-se que a tensão RMS é de 5,07 · 10 = 50,7 Volts (a ponteira encontrava-se no x10) que é a tensão solicitada no circuito da figura 1. A tensão pico-a-pico é de 5,07 · √2 · 2 = 14,7 Volts que é a tensão esperada para uma tensão senoidal RMS de 50 Volts. A tensão na carga encontra-se na figura 4.3 abaixo. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 12 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Figura 4.3: Tensão na carga resistiva. Nota-se que devido a presença do diodo o semi-ciclo negativo da tensão senoidal de entrada foi "cortado" devido a propriedade em que o diodo entra em corte quando está polarizado inversamente. Nota-se que a tensão RMS na carga é de 30,6 Volts, pois há uma queda de tensão no diodo na sua região de polarização direta além da retificação da tensão na carga que influencia no calculo da tensão RMS, pois a parte significativa da integração será apenas meio ciclo. As formas das ondas da tensão na entrada e na carga resistiva estão semelhantes da simulação comprovando assim os resultados da prática como mostra a figura 4.4. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 13 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Figura 4.4: Formas das ondas da tensão de entrada (onda verde) e da carga resistiva (onda vermelha) simulada no ORCAD. As tensões RMS de entrada e da carga resistiva estão próximas com os valores da simulação que foram de 36 Volts para a carga e 50 volts para a tensão de entrada como mostram as figuras 4.5 e 4.6. Figura 4.5: Tensão RMS de entrada (onda verde) e da carga resistiva (onda vermelha) simulada no ORCAD. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 14 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Figura 4.6: Valores numéricos das tensões RMS de entrada e da carga resis- tiva simulado no ORCAD. Em seguida mediu-se o valor da tensão na carga com um voltímetro DC e obteve-se 19,4 Volts. Este valor representa um valor médio, pois ele lê a componente contínua da onda senoidal dada pela área sob a curva no intervalo T. Já para um voltímetro AC obteve-se 23,24 Volts. Nota-se que este valor difere do valor do voltímetro DC, pois um voltímetro AC mede a tensão RMS na carga, ou seja, o calor dissipado em uma resistência, ou seja, o valor transformado em trabalho. Com o osciloscópio visualizou-se as formas de onda da corrente na entrada e na carga resistiva as ondas obtidas estão nas figuras 4.7 e 4.8. Figura 4.7: Forma de onda da corrente na entrada do circuito retificador de meia onda com carga resistiva. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 15 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Figura 4.8: Forma de onda da corrente na carga resistiva. Mediu-se os valores na carga com um amperímetro AC e o resultado foi de 310 mA e para um amperímetro DC foi de 189,5 mA. A garra de amperagem estava com 3 fios enrolados logo o valor mostrado nas figuras acima para a corrente é de: 1, 11 3 = 0, 37 A(rms) (4.1) Para a entrada do circuito: 958 3 = 318 mA(rms) (4.2) Nota-se que 318 mA é bem próximo do valor medido no multímetro AC (310 mA). A corrente média na carga é: 639 3 = 213 mA (4.3) Que é bem próximo do valor medido de 189,5 mA. A frequência é a da rede que vale 60 Hz. Para o valor de pico na carga tem-se: 318√ 2 = 450 mA (4.4) Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 16 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL E na fonte: 0, 37 · √ 2 = 523 mA. (4.5) Analiticamente obtêm-se: IRMS = 30, 6 133 = 230 mA. na carga (4.6) IRMS = 50 133 = 230 mA. na entrada (4.7) Nota-se que o valor da corrente na entrada está coerente com o valor medido, porém na carga encontra-se significativamente diferente. Na simulação no ORCAD (figura 4.9) a forma de onda para a corrente na carga foi semelhante ao da prática. O valor de pico para a corrente na carga foi de 692mA que difere um pouco da prática devido a diferença no valor das resistências, considerações de dissipação de calor e diferença entre o diodo real da prática e ideal da simulação. Nota-se que essa corrente é tão baixa que pode ser considerada CC como é de se esperar de uma corrente de um circuito retificador. Figura 4.9: Forma de onda da corrente na carga resistiva simulada no OR- CAD. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 17 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Figura 4.10: Valor de pico da corrente na carga resistiva simulado no OR- CAD. Para a corrente RMS na carga obteve-se na simulação o valor de 368,4 mA que se aproximou bastante do valor da prática de 318 mA. Como a carga é puramente resistiva, na simulação, não apresentou-se defasagem e considerando o diodo ideal as formas de onda de tensão e corrente da fonte e carga são as mesmas. Figura 4.11: Forma de onda RMS da carga resistiva simulada no ORCAD. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 18 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Figura 4.12: Valor da corrente RMS na carga resistiva simulado no ORCAD. Verificando-se o wattímetro de bancada descobrimos que a potência ativa (P) é 9 W. Observando também o amperímetro de bancada e o voltímetro de bancada verifica-se que a corrente de entrada é (IRMS) e a tensão de entrada RMS (VRMS) são respectivamente 310 mA e 50 V. Usando a fórmula abaixo: S = VRMS · IRMS = 0, 31 · 50 = 15, 5V (4.8) Descobrimos que a potência aparente da entrada (S) é igual a 15,5 V. Sabendo que a fórmula do fator de potência (FP) é: FP = P S (4.9) Logo, FP = 9 15, 5 = 0, 581 (4.10) 4.2 Retificador de Meia Onda Com Carga Re- sistiva e Indutiva Após se realizar todas as medições no circuito puramente resistivo, adiciona- se dois indutores em serie de aproximadamente 280 mH gerando assim um Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 19 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL indutor equivalente de aproximadamente 560 mH em serie com a resistência de 133,3 Ω. Assim com o auxílio do osciloscópio visualizou-se as formas de onda do circuito RL, conforme pode-se ver na figura abaixo. Figura 4.13: Tensão em amarelo, corrente em azul, e potência em vermelho na carga do circuito RL. Ainda utilizando-se do osciloscópio foram feitas as medições de pico e frequência para ambas as ondas. Lembrando que ao realizar essas medições, na ponteira da corrente o fio foi enrolado três vezes, logo a corrente medida é três vezes maior que a corrente da carga. Com relação a ponteira de tensão ela foi diminuída de dez vezes para a forma de onda poder ser visualizada, assim a tensão do osciloscópio é dez vezes menor que a tensão da carga. Nota-se que a frequência na carga é aproximadamente a frequência da rede, que é de 60 Hz, e que a medição da onda foi de pico-a-pico, portando se divide o valor por dois. Observando que o período das três ondas é o mesmo, pode-se dizer que a frequência de todas as ondas é o mesmo. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor LeonardoTabosa 20 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Tabela 4.1: Valores Numéricos Verificados no Ociloscópio para o Circuito RL. Grandeza Corrente da Carga Tensão da Carga Valor de Pico 326,67 mA 70,5 V Frequência 59,88 Hz 59,88 Hz Continua-se a verificar as medições do circuito, observando-se agora os amperímetros obtém-se os valores de corrente CA na entrada de 162 mA e de corrente CC na carga 106,4 mA. Sabe-se que os instrumentos de medição de tensão e corrente alternada mede tensão ou corrente RMS e os instrumentos de medição de tensão e corrente continua medem a tensão ou corrente média, pois a corrente ou a tensão media contínua tem o mesmo valor da corrente ou tensão RMS contínua. Assim o amperímetro que marca o valor médio da corrente é o amperímetro CC e essa corrente tem um valor de 106,4 mA. Observando-se as formas de onda da corrente e da tensão na fonte con- forme pode ser observada na figura abaixo. Figura 4.14: Tensão em amarelo, corrente em azul, na entrada do circuito RL Usualmente calcula-se o fator de potência (FP) como sendo o cosseno do Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 21 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ângulo de defasagem entre a tensão e a corrente. Porém quando distorção harmônica, como é o caso o que é comprovado pela figura acima, onde a corrente não é uma senoide perfeita. Nesse caso não se pode utilizar a fórmula do cosseno da defasagem. Assim utiliza-se a definição de fator de potência que matematicamente pode ser escrita: FP = P S (4.11) Como se têm os valores da potência ativa medida no wattímetro, a tensão e a corrente de entrada medidas no voltímetro e no amperímetro de bancada. E Sabendo que: S = VRMS · IRMS (4.12) E substituindo as fórmulas 4.5 na 4.4 tem-se: FP = P VRMS · IRMS (4.13) Tendo os valores de potência ativa de 1 W, de tensão de entrada 50 V e a corrente de entrada 162 mA. Assim: FP = 1 50 · 0, 162 = 0, 123 (4.14) 4.3 Retificador de Meia Onda Com Carga Re- sistiva e Indutiva com Diodo de Roda Após se realizar todas as medições no circuito puramente resistivo, adiciona- se dois indutores em serie de aproximadamente 280 mH gerando assim um indutor equivalente de aproximadamente 560 mH em serie com a resistência de 133,3 Ω. Assim com o auxílio do osciloscópio visualizou-se as formas de onda do circuito RL com o diodo de roda livre, conforme pode-se ver na figura abaixo. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 22 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Figura 4.15: Tensão em amarelo e corrente em azul na carga do circuito RL com o diodo de roda livre. Como esperado a tensão está retificada em meia onda e o riple da corrente é menor do que no circuito puramente resistivo. Ainda utilizando-se do osciloscópio foram feitas as medições de pico e frequência para ambas as ondas. Lembrando que ao realizar essas medições, na ponteira da corrente o fio foi enrolado três vezes, logo a corrente medida é três vezes maior que a corrente da carga. Com relação a ponteira de tensão ela foi diminuída de dez vezes para a forma de onda poder ser visualizada, assim a tensão do osciloscópio é dez vezes menor que a tensão da carga. Nota-se que a frequência na carga é aproximadamente a frequência da rede, que é de 60 Hz, e que a medição da onda foi de pico-a-pico, portando se divide o valor por dois. Observando que o período das duas ondas é o mesmo, pode-se dizer que a frequência de ambas as ondas é o mesmo. Tabela 4.2: Valores Numéricos Verificados no Ociloscópio para o Circuito RL com o diodo de roda livre. Grandeza Corrente da Carga Tensão da Carga Valor de Pico 256,67 mA 75,0 V Frequência 60 Hz 60 Hz Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 23 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Continua-se a verificar as medições do circuito, observando-se agora os amperímetros obtém-se os valores de corrente CA na entrada de 170 mA e de corrente CC na carga 176 mA. Assim o amperímetro que marca o valor médio da corrente é o amperí- metro CC e essa corrente tem um valor de 176 mA. Observando-se as formas de onda da corrente e da tensão na fonte con- forme pode ser observada na figura abaixo. Figura 4.16: Tensão em amarelo e corrente em azul na carga do circuito RL com o diodo de roda livre. Pela figura nota-se que a tensão de entrada não possui componente DC, mas a corrente de entrada sim, como já era esperado. Utilizando-se a definição de fator de potência que matematicamente pode ser escrita: FP = P S (4.15) Como se têm os valores da potência ativa medida no wattímetro, a tensão e a corrente de entrada medidas no voltímetro e no amperímetro de bancada. E Sabendo que: Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 24 UFC - Campus Sobral 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL S = VRMS · IRMS (4.16) E substituindo as fórmulas 4.9 em 4.8 tem-se: FP = P VRMS · IRMS (4.17) Tendo os valores de potência ativa de 4 W, de tensão de entrada 50 V e a corrente de entrada 170 mA. Assim: FP = 4 50 · 0, 170 = 0, 123 (4.18) Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 25 5 SIMULAÇÃO A simulação é mais uma ferramenta para ver o funcionamento do circuito como desejado, foi feita a simulação através do software ORCAD (plata- forma PSpice). Os circuitos a serem montados na simulação estão abaixo, especificados a função de cada. Após visualizarmos que componentes necessários para a simulação, foram escolhidos os componentes, fechamos o circuito e ajustamos os valores tanto da fonte, queda dos diodos, valor da indutância, valor da resistência como pedido. 5.1 Retificador de Meia Onda com Carga Re- sistiva. Primeiramente foi simulado o circuito retificador de meia onda, com fonte alternada, utilizando um diodo D1N4002, resistor de 100 Ω. A forma de onda da tensão e corrente na carga foi simulada, observando um retificador com semi-ciclo da forma de onda senoidal, com o diodo condu- zindo no semi-ciclo positivo e bloqueando no negativo, impedindo a passagem de corrente. 26 UFC - Campus Sobral 5. SIMULAÇÃO Figura 5.1: Circuito simulado: Retificador de meia onda, com carga resistiva. Figura 5.2: Forma de onda da tensão e corrente no retificador de meia onda com carga resistiva. 5.2 Retificador de Meia Onda com Carga In- dutiva. Foi simulado o circuito retificador de meia onda, com fonte alternada, utilizando um diodo D1N4002, resistor de 100 Ω e indutor de 550 mH. A forma de onda da tensão e corrente na carga foi simulada, observando um retificador com semi-ciclo da forma de onda senoidal, com a forma de Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 27 UFC - Campus Sobral 5. SIMULAÇÃO onda da corrente atrasada da tensão, pois a indutância atrasa a mudança da corrente, nota-se que tensão no semi-ciclo negativo não é mais zero como acontecia com carga puramente resistiva, a tensão passa a ser negativa, pois o diodo continuará conduzindo após o semi-ciclo positivo. Figura 5.3: Circuito simulado: Retificador de meia onda, com carga indutiva. Figura 5.4: Forma de onda da tensão e corrente no retificador de meia onda com carga indutiva. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 28 UFC - Campus Sobral 5. SIMULAÇÃO 5.3 Retificador de Meia Onda com Carga In- dutiva e Diodo de Roda Livre Foi simulado o circuito retificador de meia onda, com fonte alternada, utilizandodois diodos D1N4002, resistor de 100 Ω e indutor de 550 mH. A forma de onda da tensão e corrente na carga foi simulada, observando um retificador com semi-ciclo da forma de onda senoidal, com a forma de onda da corrente atrasada da tensão, pois a indutância atrasa a mudança da corrente, nota-se que com a presença do diodo de roda livre a tensão de negativa fica muito pequena, pois esse diodo fazendo um caminho para corrente da carga no ciclo negativo da tensão da fonte. Figura 5.5: Circuito simulado: Retificador de meia onda, com carga indutiva e diodo de roda livre. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 29 UFC - Campus Sobral 5. SIMULAÇÃO Figura 5.6: Forma de onda da tensão e corrente no retificador de meia onda com carga indutiva e diodo de roda livre. A figura abaixo mostra a forma de onda da potência ativa na carga, a tensão no diodo com condução no semi-ciclo positivo e uma parte do negativo devido a indutância usada está com um valor grande e também mostra a tensão no diodo de roda livre com condução no semi-ciclo negativo impedindo o surgimento da tensão negativa na carga. Figura 5.7: Forma de onda da tensão dos diodos e potência ativa, no retifi- cador de meia onda com carga indutiva e diodo de roda livre. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 30 6 CONCLUSÃO A retificação de meia onda de um sinal de entrada senoidal se dar ao passar pelo diodo, onde o mesmo passa a conduzir quando a sua tensão de barreira é ultrapassada, funcionando como uma chave aberta e bloqueando quando a tensão for negativa. Observando o comportamento dos retificadores é notório que ocorrem grandes períodos com tensão nula na carga devido aos bloqueios dos diodos, implicando distorção harmônica na rede. Além disso a saída de um retificador de meia onda possui uma componente AC de valor elevado, o que foge ao próprio conceito de retificador.Assim o retificador de meia onda com carga puramente resistiva é usado para aplicações em pequenas potencias, pois retificam apenas um ciclo da tensão alternada e a componente AC não gera grandes interferência. O retificador de meia onda com carga indutiva se caracteriza por conduzir até que a corrente caia a zero, conduzindo assim por mais tempo e conse- quentemente diminuindo a componente AC da corrente de saída, melhorando o funcionamento do retificador, se a carga indutiva trabalhada fosse ideal po- deríamos dizer que a componente AC seria nula. A desvantagem é que esse tipo de retificador modifica o formato da tensão de saída fazendo-a perde o formato de "meia onda". 31 UFC - Campus Sobral 6. CONCLUSÃO Quando é colocada um diodo de roda livre em paralelo com a carga nota-se que é criado um caminho independente da corrente de carga no ciclo negativo da tensão da fonte, formando uma tensão de saída independente da carga. E corrigindo o problema do formato da onda de tensão de saída, fazendo com que ela tenha o mesmo formato do retificador de meia onda com carga puramente resistiva. Assim nesse trabalho vimos três tipos de retificadores, notamos que a prática comprova os conhecimentos já adquiridos em sala de aula e os re- sultados obtidos previamente atravéz das simulações, além de se observar as vantagens e desvantagens de cada retificador. Nesse quesito o retificador que melhor satisfaz todos os quesitos e o retificador de meia onda com carga re- sistiva e indutiva com o diodo de roda livre. Porém não deve-se esquecer que esse tipo retificador desperdiça boa parte do semicírculo negativo da tensão de entrada, o que leva a crer que se pode melhorar o desempenho desse tipo de circuitos. Relatório 01 - Eletrônica de Potência Professor Isaack Machado Professor Leonardo Tabosa 32 7 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS • NILSON, James W.; RIEDEL, Susan A. Circuitos Elétricos. Prentice Hall/Pearson, 8 a . Ed, 2008. 33
Compartilhar