LAB02

CURSO DE GRADUAO EM ENGENHARIA ELTRICA

PLANEJAMENTO DE AULA LABORATORIAL

Disciplina: ELETRNICA DE POTNCIA

Professor: Gustavo Lobato

RELATRIO DA AULA PRTICA N 02

NOMES: Joo Marcos Filordi

Saulo Marcos Torres de Carvalho TTULO DA AULA PRTICA:

Ponte Retificadora Monofsica No Controlada

1. INTRODUO TERICA Uma das maneiras de se obter a retificao por onda completa usando um

retificador em ponte. O circuito que apresenta essa caracterstica mostrado abaixo:

Figura 1 Retificador de onde completa em ponte [1]

No semiciclo positivo de tenso, quando A positivo em relao a B, D1 e D3 esto diretamente polarizados, logo funcionam como chave fechada, sendo assim o fluxo de corrente na carga dado atravs de D1 e da carga em questo (RL), depois por

D3 retornando a fonte de tenso no ponto B, o que gera uma queda de tenso positiva na carga[2].

No semiciclo negativo de tenso, quando A negativo em relao a B, D2 e D4 ficam diretamente polarizados, logo funcionam como chave fechada, fazendo com

que o fluxo de corrente na carga passe em D2 pela carga (RL) e por D4 retornando a fonte de tenso no ponto A, onde tambm ocorre uma queda de tenso positiva

na carga. Desta forma, a corrente que circula na carga tem somente semiciclos positivos. Portanto a frequncia de oscilao na sada, o dobro da frequncia de entrada[2].





A Figura 2 ilustra como so as formas de onda para uma ponte retificadora

monofsica no controlada.

Figura 2 Formas de onda da ponte retificadora[1]

2. MATERIAIS E MTODOS

Para esta prtica foi escolhido o diodo de potncia 1n5401, cujo as principais caractersticas foram retiradas do datasheet (Figura 3). Tais como,

tenso de pico reversa (PIV) de 100 volts, tenso mxima rms de 70 volts, e corrente retificada mxima de 3 Amperes[3]. Satisfazendo estas condies uma ponte retificadora monofsica foi modelada e simulada utilizando o software,

Proteus 8.0 Professional.





Figura 3 Datasheet 1N5401[3]

Para o projeto da simulao foi considerado uma tenso de pico na fonte de 80 V,

tendo em vista que a mxima tenso RMS de 70 V, resultando em uma tenso mxima de pico (Vm) de 113,13 V. Sendo assim os 80 V se enquadra nos limites estabelecido pelo datasheet (Figura 3). A frequncia de oscilao da fonte foi de 60

Hz. Para respeitar o valor mximo da corrente no diodo, foi estabelecido uma corrente mxima no diodo seria de 2 Amperes. Assim o valor da resistncia dado por:

=

=80

2= 40

De acordo com o datasheet [3], a corrente mdia mxima retificada de 3 Amperes, desta maneira um resistor de 40 ohms garante uma corrente dentro dos limites estabelecidos, mostrado nos resultados abaixo.

Tenso DC na carga,

() = 0.636 = 0.636 80 = 50.88

Corrente DC na carga,

() =()

= 50.88/40 =1.27A





3. PROCEDIMENTO

A primeira parte consistiu na simulao do circuito de ponte retificadora

monofsica alimentando uma carga resistiva, segue abaixo o esquema:

Figura 4 - Circuito de ponte retificadora monofsica com carga resistiva

Em seguida um osciloscpio foi utilizado para capturar as formas de onda da entrada e sada do retificador em ponte.

Em um segundo momento, foi realizada a montagem do mesmo circuito, porem

adicionando uma carga indutiva em serie com a carga resistiva.

Figura 5 - Circuito de ponte retificadora monofsica com carga RL





Um osciloscpio foi utilizado para capturar as formas de onda na entrada e na sada do circuito retificador em ponte com carga RL.

Em ambas simulaes foi considerado uma tenso de pico na fonte de 80 V a uma frequncia de 60 Hz, e uma carga resistiva de 40 ohms, justificada no item 2.

E por fim alguns clculos foram feitos para validar os dados tericos com a

simulao. Por exemplo:

Tenso (RMS) na carga,

= /2 Tenso DC na carga,

() = 0.636


() =()

Corrente mxima na carga,

=

Corrente mdia em cada diodo, uma vez que cada diodo leva corrente para

carga em semiciclos alternados.

() =()

2

Potncia mdia na sada,

() = () ()

Fator de ondulao,

= (/) 1

4. RESULTADOS E DISCUSSES

A simulao do circuito da Figura 4 apresentou as seguintes formas de onda, representadas pelas figuras 6 e 7.





Figura 6 - Resposta do Circuito com carga resistiva

Figura 7- Resposta do Circuito com carga resistiva





A onda amarela representa a tenso alternada da fonte, e a onda azul representa a

forma de onda na carga j retificada pela ponte de diodos. Analisando a Figura 7, foi possvel observar a retificao de onda completa em

uma carga resistiva. Isso acontece, pois no semiciclo positivo os diodos D1 e D4 esto conduzindo e D2 e D3 esto bloqueados. J no semiciclo negativo, os diodos

D2 e D3 esto conduzindo, e D1 e D4 esto bloqueados (Figura 4). Desta maneira a forma de tenso sobre a carga sempre positiva.

Neste caso os diodos devem suportar uma tenso de PIV igual a tenso Vm, ou seja, PIV igual 80 V.

Com os dados foram calculados:

Tenso (RMS) na carga,

= /2 = 80/2 = 56,7 V Tenso DC na carga,

() = 0.636 = 0.636 80 = 50.88


() =()

=

50.88

40= 1.27

Corrente mxima na carga,

=

=

80

40= 2 A

Corrente mdia em cada diodo, uma vez que cada diodo leva corrente para

carga em semiciclos alternados.

() =()

2=

1.27

2= 0.636

Potncia mdia na sada,

() = () () = 50.88 1.27 = 64.72

Fator de ondulao,

= (/) 1 = (56.7

50.88)

2 1 = 0.491

As figuras 8 e 9 representam os resultados obtidos utilizando uma carga RL, como proposto na Figura 5.





Figura 8 - Resposta do Circuito com carga indutiva e resistiva (RL)

Figura 9 - Resposta do Circuito com carga indutiva e resistiva (RL)





A forma de onda em amarelo representa a tenso na fonte, e a forma de onda azul

representa a forma de onda na carga RL.

Utilizando o software Proteus 8 s foi possvel capturar a forma de onda da tenso na sada (Figura 9). Mas sabido que, com o uso do indutor, obtm-se uma corrente de carga menos ondulada. Assim quanto maior o valor da indutncia,

menor ser o ripple da corrente. Se a indutncia for muito maior que a carga resistiva a ondulao na corrente passa a ser pequena.

5. CONCLUSO

Com os resultados obtidos na simulao possvel observar que a eficincia da ponte retificadora no controlada bem maior do que retificador de meio onda visto na pratica anterior, isso ocorreu pelo fato que no semiciclo negativo, a forma

de onda que passa na carga positiva como foi mostrado na Figura 7. Com isso o fator de ripple reduzido. J com a simulao da carga RL, devido a limitao do

software Proteus, no foi possvel capturar a forma de onda da corrente. Mas de acordo com a literatura [2], quanto maior o valor da indutncia, menor ser o fator de ripple da corrente na carga. A forma de onda na carga foi capturada

perfeitamente, confirmando a retificao de onda completa. Por fim, a modelagem do circuito utilizando as informaes contidas no datasheet possibilitou que a simulao ocorresse perfeitamente.

6. BIBLIOGRAFIA

[1] Figuras 1 e 2 Disponvel em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAeKgAF/conversor-cc-cc-buck ,

acessado em: 29/04/2015.

[2] Ahmed, A., Eletrnica de Potncia, Pearson Prentice Hall, So Paulo SP, 2000.

[3] Datasheet 1N5401 Disponivel em: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/14628/PANJIT/1N5401.html , acessado em: 29/04/2015.

[4] Materiais de sala de aula.

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