7.3.1
Retificadores n˜ao-controlado
O retificador trif´asico de onda completa ´e constitu´ıdo de uma ponte de Graetz, como mostrada na Figura 7.11.
Figura 7.11: Circuito de um retificador trif´asico de onda completa.
Neste conversor, para que a carga seja alimentada, ´e necess´ario que dois diodos estejam em condu¸c˜ao: um diodo do grupo superior (D1, D3 ou D5) e outro do grupo inferior (D2,
D4 ou D6). Assim, sempre duas fases estar˜ao alimentando a carga, de modo que esta
enxergar´a parcelas das tens˜oes de fase-fase de entrada. A forma de onda de tens˜ao na sa´ıda ´e apresentada na Figura 7.12.
Observe que ao longo de um per´ıodo de 60Hz, a tens˜ao de sa´ıda apresenta um ripple com 6 l´obulos, o que faz com que o retificador trif´asico de onda completa seja conhecido como retificador de 6 pulsos. Para se determinar quais fases ser˜ao conectadas `a carga em cada instante ´e necess´ario definir qual das tens˜oes fase-fase possui a maior amplitude instantˆanea.
A tens˜ao m´edia na sa´ıda do conversor ser´a definida como:
VO(med)= 1, 35Vφφ(rms) (7.16)
Em rela¸c˜ao aos diodos, a corrente m´edia em cada diodo, assim como ocorre no retifi- cador de meia-onda, ser´a 1/3 da corrente m´edia de carga, ou seja:
ID(med)=
IO(med)
Figura 7.12: Formas de onda de tens˜ao no conversor de seis pulsos.
Como mostra a Figura 7.12, cada diodo estar´a exposto a uma TPI igual ao valor de pico da tens˜ao de fase-fase de entrada, ou seja:
T P I =√2Vφφ(rms) (7.18)
Exemplo de c´alculo
Um retificador trif´asico de onda completa alimenta uma carga de 50Ω, a partir de uma tens˜ao de entrada de 220Vrms, fase-neutro. Defina o valor da tens˜ao e corrente m´edia de sa´ıda.
Resolu¸c˜ao
A tens˜ao m´edia de sa´ıda ser´a:
VO(med)= 1, 35 · Vφφ(rms)= 1, 35 · 220V rms
√
3 = 514, 4V (7.19)
A corrente m´edia de sa´ıda ser´a: IO(med)=
514, 4V
50Ω = 10, 3A (7.20)
7.3.2
Retificadores controlados
Ao se substituir os diodos por SCRs, tˆem-se um retificador trif´asico de seis pulsos controlado, assim como mostra a Figura 7.13.
A Figura 7.14 mostra a forma de onda de tens˜ao na sa´ıda do circuito. Note que para se ter uma forma de onda sim´etrica ´e necess´ario que o primeiro tiristor seja disparado ap´os o ponto de cruzamento das fases, o que ocorre em um ˆangulo de 60o, tomando como
Figura 7.13: Circuito de um ROC trif´asico controlado.
Figura 7.14: Formas de onda de tens˜ao na sa´ıda de um ROC trif´asico controlado. Uma vez definido o disparo do primeiro tiristor, a sequˆencia de comandos deve seguir a sequˆencia de fase. Como exemplo, pode-se definir um ˆangulo de disparo de 90o e em
seguida determinar os ˆangulos de disparo de cada tiristor, respeitando a sequˆencia de fase descrita na Figura:
Sequˆencia de fase: VAB, VCB, VCA, VBA, VBC, VAC...
Sequˆencia de tiristores: T1/T4, T5/T4, T5/T2, T3/T2, T3/T6, T1/T6...
Assim, os ˆangulos de disparo devem ser: T1 −→ 90o e 390o; T2 −→ 210o e 270o; T3 −→ 270o e 330o; T4 −→ 90o e 150o; T5 −→ 150o e 210o; T6 −→ 330o e 390o;
O valor m´edio de tens˜ao na sa´ıda, considerando a condu¸c˜ao cont´ınua descrita na figura acima, pode ser definido como:
VO(med)= 1, 35 · Vφφ(rms)cosα′ (7.21)
Onde α′ = α − 60o.
A condu¸c˜ao cont´ınua ocorrer´a sempre que o ˆangulo de disparo for:
α ≤ 120o (7.22)
Caso contr´ario, ou seja, se α > 120o, o conversor entrar´a em condu¸c˜ao descont´ınua,
como mostra a Figura 7.15.
Figura 7.15: Formas de onda de tens˜ao na sa´ıda de um ROC trif´asico controlado, condu¸c˜ao descont´ınua.
Neste caso, o valor da tens˜ao m´edia de sa´ıda se tornar´a: VO(med)= 2, 7Vφφ(rms)·
1 + cosα
2 (7.23)
OBS: A defini¸c˜ao do regime de condu¸c˜ao pode ser extra´ıda do ´abaco de puschlowski.
7.4
Exerc´ıcios propostos
1. Qual a vantagem de se empregar retificadores trif´asicos em rela¸c˜ao aos retificadores monof´asicos;
2. Um retificador de 3 pulsos fornece 20A m´edios para uma carga resistiva. Se a tens˜ao medida por um mult´ımetro DC na sa´ıda do conversor foi de 150V, determine: a) A tens˜ao RMS de entrada; b) as especifica¸c˜oes dos diodos, c) O valor da resistˆencia de carga;
3. Um retificador de trˆes pulsos alimenta uma carga resistiva de 10Ω, a partir de uma fonte de 220Vrms. Determine: a) a tens˜ao m´edia de carga, b) a corrente m´edia de carga, c) as especifica¸c˜oes dos diodos.
4. Um retificador de trˆes pulsos ´e ligado a uma fonte de 220Vrms e alimenta uma carga RL com uma corrente de 50A. Se XL >> R, defina a potˆencia consumida pela carga.
5. Um retificador de trˆes pulsos ´e alimentado por uma fonte de 330Vrms fase-fase, e aciona uma carga de 10Ω com um ˆangulo de disparo de 60o. Neste caso defina: a)
regime de condu¸c˜ao, b) a tens˜ao m´edia de carga, c) a corrente m´edia de carga. 6. Um retificador de trˆes pulsos controlado alimenta uma carga indutiva com um ˆangulo
de disparo de 70o. Considerando que o indutor mant´em a condu¸c˜ao cont´ınua e a
tens˜ao de entrada ´e de 220Vrms, fa¸ca: a) Calcule a tens˜ao m´edia de sa´ıda, b) esboce
a forma de onda da tens˜ao de sa´ıda.
7. Um retificador de seis pulsos ´e ligado a uma fonte de 380Vrms fase-fase e alimenta uma carga de 40Ω, neste caso defina: a) tens˜ao na carga, b) corrente na carga, c) as especifica¸c˜oes dos diodos.
8. Um retificador de seis pulsos est´a conectado a uma fonte trif´asica ligada em Y com 220Vrms fase-neutro. Calcule a tens˜ao m´edia de sa´ıda, se o ˆangulo de disparo for de 70o.
9. Para o circuito da quest˜ao anterior, esboce a forma de onda da tens˜ao de sa´ıda e da tens˜ao sobre o tiristor T1.
Referˆencias Bibliogr´aficas
[1] Rubens M. Santos Filho, Francisco E. Magalh˜aes, Ari D. Soares, Eletrˆonica de Potˆen- cia, Apostila CEFET-MG, 2010.
[2] Ashfaq Ahmed, Eletrˆonica de Potˆencia, Pearson Prentice Hall, 2000.
[3] Ned Mohan, Power Electronics, Converters, Applications and Design, John Wiley & Sons, USA, 1990.
[4] Ivo Barbi, Eletrˆonica de Potˆencia, INEP-UFSC, 6a edi¸c˜ao, 2006;
[5] Jos´e A. Pom´ılio, Material did´atico sobre eletrˆonica de potˆencia, Unicamp: <http://www.dsce.fee.unicamp.br/ antenor/ee833.html>