ELETROTÉCNICA - 1/40. Retificador de meia ondadrb-m.org/correnteca/Aula39-Retificadores de meio...

40
Retificador de meia onda Retificador de meia onda f v + o R 1 D : p s N N 1 T + p v + s v o v + + D v D i ELETROTÉCNICA - 1/40. ELETRICIDADE - 1/40.

Transcript of ELETROTÉCNICA - 1/40. Retificador de meia ondadrb-m.org/correnteca/Aula39-Retificadores de meio...

  • Retificador de meia ondaRetificador de meia onda

    fv

    +

    oR1D

    :p sN N

    1T

    +

    −pv

    +

    −sv ov

    +

    + −Dv

    Di

    ELETROTÉCNICA - 1/40.

    ELETRICIDADE - 1/40.

  • Retificador de meia ondaRetificador de meia onda

    fv

    +

    oR1D

    :p sN N

    1T

    +

    −pv

    +

    −sv ov

    +

    + −Dv

    Di

    __

    o maxo DC

    II

    π=

    __

    o maxo DC

    VV

    π=

    __ 2

    o maxo RMS

    VV =

    sv

    t

    Dv

    t

    ov

    t

    o Di i=

    t

    _s maxv

    _D maxv_o maxv

    _o maxi

    180o0o 360o

    Tensão média na carga:

    Corrente média na carga:

    Tensão eficaz na carga:

    ELETROTÉCNICA - 2/40.

    ELETRICIDADE - 2/40.

  • Retificador de onda completa em ponteRetificador de onda completa em ponte

    fv

    +

    oR1D

    :p sN N

    1T2D

    3D

    4D

    +

    −pv

    +

    −sv o

    v

    +

    ELETROTÉCNICA - 3/40.

    ELETRICIDADE - 3/40.

  • Retificador de onda completa em ponteRetificador de onda completa em ponte

    sv

    t

    ov

    t

    oi

    t

    _s maxv

    180o0o 360o

    _o maxi

    _o maxv

    _ _D max s maxv v=

    __

    2 o maxo DC

    VV

    π⋅

    =

    __ 2

    o maxo RMS

    VV =

    __

    o maxD DC

    II

    π=

    Na carga:

    Nos diodos:

    1 3D Di i=

    t

    2 4D Di i=

    t

    1 3D Dv v=

    t

    _s maxv

    180o0o 360o

    2 4D Dv v=

    t

    _D maxv

    _D maxv

    _D maxi

    _D maxi

    ELETROTÉCNICA - 4/40.

    ELETRICIDADE - 4/40.

  • Retificador de onda completa com Retificador de onda completa com taptap centralcentral

    fv

    +

    oR

    1T1D

    2D

    ov

    +

    −+

    −pv

    +

    −1sv

    +

    −2sv

    ELETROTÉCNICA - 5/40.

    ELETRICIDADE - 5/40.

  • Retificador de onda completa com Retificador de onda completa com taptap centralcentral

    sv

    t

    ov

    t

    oi

    t

    _s maxv

    180o0o 360o

    _o maxi

    _o maxv

    _ _2D max s maxv v= ⋅

    __

    2 o maxo DC

    VV

    π⋅

    =

    __ 2

    o maxo RMS

    VV =

    __

    o maxD DC

    II

    π=

    Na carga:

    Nos diodos:

    1Di

    t

    2Di

    t

    1Dv

    t

    _s maxv

    180o0o 360o

    2Dv

    t

    _2 s maxv⋅

    _2 s maxv⋅

    _D maxi

    _D maxi

    ELETROTÉCNICA - 6/40.

    ELETRICIDADE - 6/40.

  • Fator de rippleFator de ripple

    Fator de ripple ou de ondulaFator de ripple ou de ondulaçção de tensão na carga:ão de tensão na carga:• Definido como:

    Valor eficaz da ondulação na saída 100%Valor médio da tensão de saída

    r = ⋅

    _

    _

    100%o rmso DC

    vr

    v= ⋅

    _o rmsv

    Apenas da componentealternada

    ELETROTÉCNICA - 7/40.

    ELETRICIDADE - 7/40.

  • Fator de rippleFator de ripple

    _ _

    _ _

    0,385100% 100%

    0,318o rms o max

    o DC o max

    v vr

    v v⋅

    = ⋅ = ⋅⋅

    Retificador de meia onda:

    _ _0,318o DC o maxv v= ⋅

    _ _0,385o RMS o maxv v= ⋅

    121%r =

    ELETROTÉCNICA - 8/40.

    ELETRICIDADE - 8/40.

  • Fator de rippleFator de ripple

    _ _

    _ _

    0,308100% 100%

    0,636o rms o max

    o DC o max

    v vr

    v v⋅

    = ⋅ = ⋅⋅

    Retificador de onda completa (ponte ou tap central):

    _ _0,636o DC o maxv v= ⋅

    _ _0,308o RMS o maxv v= ⋅

    48%r =

    ELETROTÉCNICA - 9/40.

    ELETRICIDADE - 9/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de meia onda – no transformador:

    :p sN N

    1T

    +

    −pv

    +

    −sv

    Primário Secundário

    sv

    t

    si

    t

    _s maxv

    _s maxi__ 2

    s maxs ef

    vv =

    __ 2

    s maxs ef

    ii =

    ELETROTÉCNICA - 10/40.

    ELETRICIDADE - 10/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de meia onda – na carga:

    ov

    t

    oi

    t

    _o maxv

    _o maxi_

    _o max

    o DC

    vv

    π=

    __

    o maxo DC

    ii

    π=

    oR ov

    +

    ELETROTÉCNICA - 11/40.

    ELETRICIDADE - 11/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de meia onda – potências:

    _ _s s ef s efP v i= ⋅Em tensões alternadas:

    _ _

    22s max s max

    s

    v iP = ⋅

    _ _0,3536s s max s maxP v i= ⋅ ⋅

    _ _o o DC o DCP v i= ⋅Em tensões contínuas:

    _ _o max o maxo

    v iP

    π π= ⋅

    _ _0,1013o o max o maxP v i= ⋅ ⋅

    No transformador Na carga

    ELETROTÉCNICA - 12/40.

    ELETRICIDADE - 12/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de meia onda – relação entre potência do transformador e na carga:

    _ _

    _ _

    0,35360,1013

    s max s maxs

    o o max o max

    v iPP v i

    ⋅ ⋅=

    ⋅ ⋅

    Considerando os diodos ideais:

    _ _o max s maxv v=

    _ _o max s maxi i=

    0,35360,1013

    s

    o

    PP

    =

    3,49so

    PP

    =

    3,49s oP P= ⋅

    Relação das potências

    ELETROTÉCNICA - 13/40.

    ELETRICIDADE - 13/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de onda completa em ponte – no transformador:

    :p sN N

    1T

    +

    −pv

    +

    −sv

    Primário Secundário

    sv

    t

    si

    t

    _s maxv

    _s maxi__ 2

    s maxs ef

    vv =

    __ 2

    s maxs ef

    ii =

    ELETROTÉCNICA - 14/40.

    ELETRICIDADE - 14/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de onda completa em ponte – na carga:

    ov

    t

    oi

    t

    _o maxv

    _o maxi_

    _

    2 o maxo DC

    vv

    π⋅

    =

    __

    2 o maxo DC

    ii

    π⋅

    =

    oR ov

    +

    ELETROTÉCNICA - 15/40.

    ELETRICIDADE - 15/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de onda completa em ponte – potências:

    _ _s s ef s efP v i= ⋅Em tensões alternadas:

    _ _

    2 2s max s max

    s

    v iP = ⋅

    _ _0,5s s max s maxP v i= ⋅ ⋅

    _ _o o DC o DCP v i= ⋅Em tensões contínuas:

    _ _2 2o max o maxo

    v iP

    π π⋅ ⋅

    = ⋅

    _ _0,4053o o max o maxP v i= ⋅ ⋅

    No transformador Na carga

    ELETROTÉCNICA - 16/40.

    ELETRICIDADE - 16/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de onda completa em ponte – relação entre potência do transformador e na carga:

    _ _

    _ _

    0,50,4053

    s max s maxs

    o o max o max

    v iPP v i

    ⋅ ⋅=

    ⋅ ⋅

    Considerando os diodos ideais:

    _ _o max s maxv v=

    _ _o max s maxi i=

    0,50,4053

    s

    o

    PP

    =

    1,23so

    PP

    =

    1,23s oP P= ⋅

    Relação das potências

    ELETROTÉCNICA - 17/40.

    ELETRICIDADE - 17/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de onda completa em com tap central – no transformador:

    1sv

    t

    1si

    t

    1_s maxv

    1_s maxi_

    1_ 2s max

    s ef

    vv =

    _2 _ 2

    s maxs ef

    ii =

    fv

    +

    oR

    1T1D

    2D

    ov

    +

    −+

    −pv

    +

    −1sv

    +

    −2sv

    ELETROTÉCNICA - 18/40.

    ELETRICIDADE - 18/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de onda completa em com tap central – na carga:

    ov

    t

    oi

    t

    _o maxv

    _o maxi_

    _

    2 o maxo DC

    vv

    π⋅

    =

    __

    2 o maxo DC

    ii

    π⋅

    =

    oR ov

    +

    ELETROTÉCNICA - 19/40.

    ELETRICIDADE - 19/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de onda completa com tap central – potências:

    1 1_ 1_s s ef s efP v i= ⋅Em tensões alternadas:

    1_ 1_1 22

    s max s maxs

    v iP = ⋅

    1 1_ 1_0,3536s s max s maxP v i= ⋅ ⋅

    _ _o o DC o DCP v i= ⋅Em tensões contínuas:

    _ _2 2o max o maxo

    v iP

    π π⋅ ⋅

    = ⋅

    _ _0,4053o o max o maxP v i= ⋅ ⋅

    No transformador Na carga

    ELETROTÉCNICA - 20/40.

    ELETRICIDADE - 20/40.

  • Aproveitamento do transformadorAproveitamento do transformador

    Retificador de onda completa com tap central – relação entre potência do transformador e na carga:

    _ _

    _ _

    2 0,35360,4053

    s max s maxs

    o o max o max

    v iPP v i

    ⋅ ⋅ ⋅=

    ⋅ ⋅

    Considerando os diodos ideais:

    _ _o max s maxv v=

    _ _o max s maxi i=

    0,70710,4053

    s

    o

    PP

    =

    1,75so

    PP

    =

    1,75s oP P= ⋅

    Relação das potências

    12s sP P= ⋅

    ELETROTÉCNICA - 21/40.

    ELETRICIDADE - 21/40.

  • Resumo do comportamento dos retificadoresResumo do comportamento dos retificadores

    Capacidade do transformador

    Fator de ripple

    Tensão reversa nos diodos

    Tensão eficaz na carga

    Tensão média na carga

    Onda completa(ponte)

    Onda completa(tap central)

    Meia ondaGrandeza

    _o DCv

    _o efv

    RRMV

    r

    maxvπ

    2maxv

    maxv

    120%

    3,49 oP⋅

    2 maxvπ⋅ 2 maxv

    π⋅

    2maxv

    2maxv

    2 maxv⋅ maxv

    48% 48%

    1,75 oP⋅ 1,23 oP⋅

    ELETROTÉCNICA - 22/40.

    ELETRICIDADE - 22/40.

  • RegulaRegulaçção de um transformadorão de um transformador

    :p sN N

    1T

    +

    −ov

    pR dpL sR dsL

    fv

    +

    Carga

    Com carga, a tensão de saída de um transformador é diferente do que na situação em aberto, ou seja, a vazio.

    tensão sem carga - tensão com carga nominalRegulação = tensão com carga nominal

    ELETROTÉCNICA - 23/40.

    ELETRICIDADE - 23/40.

  • RegulaRegulaçção de um transformadorão de um transformador

    :p sN N

    1T

    +

    −ov

    pR dpL sR dsL

    fv

    +

    Carga

    % 100%vazio cargacarga

    V VVR

    V−

    = ⋅Exemplo:

    1412

    vazio

    carga

    V VV V

    =

    =

    14 12% 100% 100%12

    vazio carga

    carga

    V VVR

    V− −

    = ⋅ = ⋅

    % 16,7%VR =

    ELETROTÉCNICA - 24/40.

    ELETRICIDADE - 24/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    Diagrama de blocos de uma fonte linear:Diagrama de blocos de uma fonte linear:

    Etapa em estudo

    ELETROTÉCNICA - 25/40.

    ELETRICIDADE - 25/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    Filtro com um Filtro com um úúnico capacitor:nico capacitor:

    ELETROTÉCNICA - 26/40.

    ELETRICIDADE - 26/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    Tensão retificada sem o uso de capacitor:Tensão retificada sem o uso de capacitor:

    ELETROTÉCNICA - 27/40.

    ELETRICIDADE - 27/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    Tensão de saTensão de saíída apda apóós a inclusão de um capacitor:s a inclusão de um capacitor:

    ELETROTÉCNICA - 28/40.

    ELETRICIDADE - 28/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    PrincPrincíípio de funcionamento:pio de funcionamento:

    fV

    +

    1DCV

    +

    D1I + −D1VA K

    fV

    +

    1DCV

    +

    D1I + −D1VA K

    ,f Cv v

    t

    1Di

    t

    Cvfv

    ELETROTÉCNICA - 29/40.

    ELETRICIDADE - 29/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    PrincPrincíípio de funcionamento:pio de funcionamento:

    fV

    +

    1DCV

    +

    D1I + −D1VA K ,f Cv v

    t

    1Di

    t

    Cv

    fv

    fV

    +

    1DCV

    +

    D1I + −D1VA K

    ELETROTÉCNICA - 30/40.

    ELETRICIDADE - 30/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    PrincPrincíípio de funcionamento:pio de funcionamento:

    fV

    +

    1DCV+

    D1I + −D1VA K

    ,f Cv v

    t

    1Di

    t

    Cv

    fv

    oR ov

    +

    Ci

    t

    ELETROTÉCNICA - 31/40.

    ELETRICIDADE - 31/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    PrincPrincíípio de funcionamento:pio de funcionamento:

    ELETROTÉCNICA - 32/40.

    ELETRICIDADE - 32/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    PrincPrincíípio de funcionamento:pio de funcionamento:

    ELETROTÉCNICA - 33/40.

    ELETRICIDADE - 33/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    PrincPrincíípio de funcionamento:pio de funcionamento:

    ELETROTÉCNICA - 34/40.

    ELETRICIDADE - 34/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    Tensão de ondulaTensão de ondulaçção:ão:

    __

    2,42,44 3

    C DCDC DCripple RMS

    o

    VI IVC R Cf C

    ⋅⋅= = =

    ⋅⋅ ⋅ ⋅

    ;;

    .

    DC

    o

    I miliampèresC microfaradsR quiloohms

    →→

    ELETROTÉCNICA - 35/40.

    ELETRICIDADE - 35/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    Tensão de ondulaTensão de ondulaçção:ão:

    _

    _ _

    2,4 2,4100% 100% 100%ripple RMS DCrippleC DC C DC o

    V IV VV C V R C

    ⋅= Δ = ⋅ = ⋅ = ⋅

    ⋅ ⋅

    _

    ;;

    ;

    .

    DC

    C DC

    o

    I miliampèresC microfaradsV volts

    R quiloohms

    →→

    ELETROTÉCNICA - 36/40.

    ELETRICIDADE - 36/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    Tensão contTensão contíínua sobre o capacitor (valor mnua sobre o capacitor (valor méédio):dio):

    _4,17

    4DC DC

    C DC max maxI IV V Vf C C

    ⋅= − = −

    ⋅ ⋅

    ;;

    tensão de pico.

    DC

    max

    I miliampèresC microfaradsV

    →→

    ELETROTÉCNICA - 37/40.

    ELETRICIDADE - 37/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    PerPerííodo de conduodo de conduçção do diodo e corrente de pico:ão do diodo e corrente de pico:

    ELETROTÉCNICA - 38/40.

    ELETRICIDADE - 38/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    PerPerííodo de conduodo de conduçção do diodo e corrente de pico:ão do diodo e corrente de pico:

    _1

    pico D DCTI IT

    = ⋅

    1_D DC pico

    TI IT

    = ⋅

    ( )1

    _

    _

    tempo de condução;1 1/ 60 ;

    corrente média da carga;

    corrente de pico nos diodos.D DC

    D pico

    T

    Tf

    I

    I

    ELETROTÉCNICA - 39/40.

    ELETRICIDADE - 39/40.

  • Filtragem com capacitorFiltragem com capacitor

    Expressão para determinar o capacitor:Expressão para determinar o capacitor:

    ( )2 2 [ ]in

    max min

    PC Ff V V

    =⋅ −

    [ ] freqüência da tensão retificada;

    [ ] potência na saída do retificador - ;

    [ ] tensão de pico na saída do retificador;[ ] tensão mínima admitida no capacitor.

    oin in

    max

    min

    f HzPP W P

    V VV V

    η

    → =

    ELETROTÉCNICA - 40/40.

    ELETRICIDADE - 40/40.