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28/03/2017
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
ELETRÔNICA 1 - ET74C
Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes
Aula 8 – RETIFICAÇÃO DE
MEIA ONDA
Curitiba, 29 março de 2017.
29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 2
CONTEÚDO DA AULA
1. REVISÃO: ceifador e grampeador
2. CONVERSOR ESTÁTICO
3. CC & CA
1. Valores notáveis de uma CA
4. ESTRUTURA BÁSICA DE UM RETIFICADOR
1. Transformador
5. RETIFICADOR DE MEIA ONDA
1. Tensão de pico inversa
2. Ripple
3. Capacidade do transformador
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1-Revisão: ceifador série
29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 3 3
CEIFADOR: cortam parte do sinal de entrada.
28V
Vi
10V
100ohms
1-Revisão: ceifador paralelo
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Vi V
VRlim
Rlim
D
D1
200Hz25V
10
A B
Vout
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3
1-Revisão: grampeador
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0
1200ohms
V
VRL
D
D1
RL20V
100
0.01F
A B
2-CONVERSOR ESTÁTICO
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Conversor Estático:
Sistema construído por elementos passivos (resistores, capacitores
e indutores) e elementos ativos (interruptores eletrônicos) tais como:
tiristores, transistores, associados segundo uma lei pré-estabelecida.
Os conversores realizam o tratamento eletrônico da energia
elétrica, são empregados para o controle do fluxo da energia
elétrica entre 2 ou mais sistemas elétricos.
Fontes de referência:
1-Boylestad, seção 2.7 e o cap 19
2-Ahmed, Ashfaq. Eletrônica de Potência, cap.6.
3-Barbi, Ivo. Eletrônica de Potência.
Tiristor engloba uma família de
dispositivos semicondutores multicamadas, que
operam em regime de chaveamento, tendo em
comum uma estrutura de no mínimo quatro
camadas semicondutoras numa sequência P-N-P-N
(três junções semicondutoras)(Wikipédia).
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2-FUNÇÕES DO CONVERSOR ESTÁTICO
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~~
~~
chopperconversor
direto de
frequência
inversor
conversor
indireto de frequência
conversor
indireto de tensão
E1v1,f1
E2v2,f2
retificador
Fonte: Barbi, Ivo
3-CC & CA
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*Grandeza elétrica de natureza contínua (direct current =DC)=> único
sentido da corrente na carga, ou seja, unidirecional.
Ex. CC pulsante.
*Grandeza elétrica de natureza alternada (alternating current=AC) =>
há mudança no sentido da corrente elétrica na carga.
tempo tempo
CC puraV, I V, I
V, I
V, I
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3-VALORES NOTÁVEIS DE UMA CA
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Valor médio = 0
(average - av)
Para ondas senoidais:
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efefrms VmaxVmaxV
VV
3-FUNÇÕES PERIÓDICAS
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Valor Médio:
T
dttyT
0
)(1
Valor Médio Quadrático, Eficaz ou
Efetivo (root mean square – rms) :
T
dttyT
0
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Para uma CA senoidal o
valor médio indicado por
um instrumento é zero.
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3-REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DO VALOR EFICAZ
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Graficamente, o valor eficaz está relacionado com a área sob a curvacurva que representa a evolução temporal do quadrado
da grandeza, como é ilustrado a seguir:
T
dttyT
0
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4-ESTRUTURA BÁSICA DE UM CIRCUITO RETIFICADOR
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concessionária
transformador
retificador
carga
filtro
v2 v1 > v2
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4-DIGRAMA EM BLOCOS
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v1
t t
v1 > v2
v2
t
t
vM
t
vM
4.1-TRANSFORMADOR
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Máquina elétrica estática de elevado rendimento destinada a
alterar os níveis de tensão, mantendo a potência e frequência
constantes.
trI
I
U
U
n
n
1
2
2
1
2
1
Onde: rt é a relação
de transformação
2211
21
.. IUIU
PP
Primário:
ligado à
fonte
Secundário:
ligado à
carga
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5-RETIFICAÇÃO 1 MEIA ONDA (Boylestad, item 2.7)
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Vfonte
Vcarga
Diodo ideal
+
-
tempo
tempo
Vdiodo
PIV
Tensão de pico reversa (PIV):
quando o diodo está
reversamente polarizado.
tempo
RL
5-RETIFICAÇÃO 1 MEIA ONDA
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RL
Modelo simplificado
Vcarga
tempo
tempo
VdiodoVT
PIV
+
-
tempo
v max -VT
VT
Diodo modelo simplificado
VfonteVdiodo
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5-VALOR MÉDIO na carga (VDC) - ½ ONDA
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senwtVty
ondedttyT
máx
0
:,1
VRL = Vmedio =
VDC=Vmáx.0,318
Caso o valor da tensão
da barreira de
potencial seja
considerada, o nível DC
da tensão retificada
pode ser aproximado
para:
VRL = Vmedio =
VDC=(Vmáx-VT).0,318
5-VALOR EFICAZ
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T
dttyT
0
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5.1-TENSÃO DE PICO INVERSA (TPI)
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TPI =
Também denominada TPR( tensão de pico reversa) ou PIV (peak
inverse voltage).
É de grande importância para o dimensionamento dos diodos que
farão parte do Retificador, pois é a máxima tensão nominal suportável
pelo diodo quando em polarização reversa. Tal situação ocorre toda vez
em que o(s) diodo(s) do circuito retificador não estiver(em) conduzindo
ou seja reversamente polarizado(s).
1/2 onda TPI do diodo Vmax
Datasheet – Folha de especificações
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5.2-RIPPLE
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Tensão de ondulação: desvio da tensão na carga a partir do seu valor
médio. Indica o grau de pureza de uma CC.
No caso de uma CC pura, o ripple é zero.
%100.)(
)(
dc
r
V
rmsVr
dctensão
rmsrippledetensãor
r
a) Meia-onda
5.2-CÁLCULO RIPPLE ½ ONDA
AT08- Retificação meia onda 22
r
b) Meia-onda puro
rVVr dc..32
Expressões aproximadas para o cálculo do ripple:
VmrmsVr 385,0)(
LRCfr
...32
1
Cálculo do ripple para meia onda:
1. Do apêndice B do Boylestad:
2. Vdc para retificação de
meia onda:
VmVm
Vdc 318,0
3. Ripple de meia onda:
%121%100.318,0
385,0
Vm
Vmr
29 Mar 17
a) Meia-onda
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5.2-Cálculo ripple ½ onda com filtro capacitivo
AT08- Retificação meia onda 23
r
b) Meia-onda com filtro capacitivo
rVVr dc..32
Expressões aproximadas para o cálculo do ripple:
LRCfr
...32
1
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29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 24
5.3-DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE TRANSFORMADOR
)(100.arg
IP
P
dortransforma
ac
ef
dc
)(.2
maxmaxmax
argII
PIVP
acdc
)(222
.2
.
maxmaxmax IIIPIV
P
IVP
dortransforma
dortransforma
ef
efefef
Capacidade de energia do retificador de meia onda em função da
potência contínua na carga.
Rendimento
)(2868,022
2IV
Substituindo II e III em I:
ac
dortransforma
dc
ef
PP
arg
Reorganizando I e substituindo o
valor de IV em I:
acdortransforma dcef PParg
49,3
Mas:
e
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QUADRO RESUMO
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Parâmetro Meia Onda
Número de diodos 1
Frequência de saída Freqentrada
Tensão Média na Carga -VDC= VCC (V) Vmáx/
Tensão Eficaz na Carga -Vef (V) Vmáx /2
Máxima tensão reversa-PIV = TPI (V) >Vmáx
Ripple -Fator de ondulação (%) 120
Capacidade de potência (VA) do transformador
em relação à potência contínua na carga. (VA)3,49xPDC - (primário
e secundário)
5-PREPARAÇÃO ROTEIRO RETIFICAÇÃO 1 ½ ONDA
29 Mar 17 AT08- Retificação meia onda 26
Borne SINDAL
Bloco de terminais de “x” vias (KR2, KR4)