Retificadores de Meia Onda - Carga RL E R

Os retificadores monofásicos de meia onda são dispositivos fundamentais na conversão de corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC), amplamente utilizados em diversas aplicações eletrônicas. Seu funcionamento baseia-se no princípio do diodo, que permite a passagem de corrente em apenas uma direção. Durante a metade positiva do ciclo da onda CA, o diodo conduz, gerando um sinal de saída, enquanto na metade negativa, o diodo bloqueia a corrente, resultando em uma tensão de saída que consiste em pulsos correspondentes a essa metade positiva.

Uma das principais características desses retificadores é sua simplicidade. A estrutura de um retificador de meia onda é bastante simples, exigindo apenas um diodo e uma carga. Essa simplicidade torna o projeto e a implementação do circuito diretos, o que é um ponto positivo, especialmente para iniciantes em eletrônica. Além disso, devido à sua configuração simples, esses retificadores são geralmente mais baratos do que os retificadores de onda completa, que necessitam de mais componentes, como múltiplos diodos ou transformadores.

No entanto, uma desvantagem significativa dos retificadores de meia onda é sua eficiência. Como apenas metade do ciclo da CA é utilizada, a conversão para CC é menos eficaz, resultando em uma saída com maior ondulação. A ondulação refere-se à variação na tensão de saída, que, no caso de um retificador de meia onda, é acentuada. A saída não é constante, apresentando picos correspondentes aos ciclos positivos da CA. Essa característica pode ser suavizada com a adição de capacitores de filtragem, que armazenam energia e ajudam a estabilizar a tensão de saída, reduzindo a ondulação.

Os retificadores monofásicos de meia onda são comumente utilizados em diversas aplicações de baixa potência, como carregadores de baterias simples, fontes de alimentação para circuitos de pequeno porte e em experimentos didáticos de eletrônica. Eles são ideais para situações onde a demanda por corrente contínua é baixa e a simplicidade é uma prioridade. Entre as vantagens, a simplicidade e o baixo custo são os principais atrativos. Entretanto, as desvantagens, como a baixa eficiência e a elevada ondulação, podem limitar seu uso em aplicações que exigem uma fonte de alimentação mais robusta e estável.

Para dispositivos eletrônicos sensíveis ou que operam com altos níveis de corrente, retificadores de onda completa ou outras soluções mais sofisticadas são frequentemente mais adequados. Os retificadores monofásicos de meia onda desempenham um papel importante em circuitos eletrônicos básicos, sendo uma solução viável para a conversão de CA em CC em aplicações simples. Embora tenham suas limitações, sua facilidade de implementação e custo acessível os tornam uma escolha popular em contextos educativos e em circuitos que não exigem uma alta estabilidade na tensão de saída. Ao projetar um circuito, é essencial considerar as necessidades específicas da aplicação para determinar se um retificador.

1. UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
EPO –Eletrônica de Potência
Capítulo 2 -Retificadores não controlados
2.1. Retificador monofásico de meia onda

2. 2
TÓPICOS
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Conceitos
◦Retificador com carga R
◦Retificador com carga RL
◦Retificador com carga RL e diodo de roda livre

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Especificações do retificador;
Determinar a tensão média de saída;
Calcular a corrente média na saída;
Especificações dos diodos: esforços de tensão e corrente;
Corrente média;
Corrente de pico;
Corrente eficaz.
Revisão dos conceitos de valores instantâneos, médios e eficazes;
Conceito de potência média, aparente e fator de potência;
RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RESISTIVA

4. 4
RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RESISTIVA
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5. 5
RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RESISTIVA
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6. 6
RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RESISTIVA
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??????
??????���=
1
2??????
න
0
??????
2??????
����??????��??????�=
2??????
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2??????
−���??????+���0=
2??????
�
??????
??????
??????���≅0,45??????
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??????
??????���≅
0,45??????
�
??????

7. 7
RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RESISTIVA
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??????
??????��=
1
2??????
න
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2
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1
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2
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ቤ
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2
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4
0
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??????
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1
2
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2
??????
2
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??????���≅
0,707??????
�
??????

8. 8
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Especificações dos diodos: esforços de tensão e corrente.
Tensão de pico
Como calcular a potência da carga ?
Comocalcularvalormédioeeficaz?
RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RESISTIVA
??????
�≅−2??????
�
??????
���=
1
??????
׬
0
??????
??????���
??????
��=
1
??????
න
0
??????
??????�
2
��

9. 9
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Considerandoquea carga é umabateria,ouseja,atensãoéconstante:
Calculo de Potência Ativa
??????
���=
1
??????
׬
0
??????
??????���
??????
���=
1
??????
׬
0
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����=
1
??????
׬
0
??????
??????�??????���
??????
�=
1
??????
׬
0
??????
????????????���=??????
1
??????
׬
0
??????
??????���
??????
�=????????????
���
Considerandoquea carga é resistência:
??????
??????=
1
??????
׬
0
??????
????????????�
2
��=??????
1
??????
׬
0
??????
??????�
2
��
??????
??????=????????????
��
2

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RLv(t)
i1
vL
vD1
D1
L
R
iL
Estrutura:

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RL() () ()2 sen 0
o L L
d
V t L i t Ri t
dt
−  +  +  =
A corrente de carga é obtida pela equação:
Solução para i
Lé (vide Barbi):() ( ) ()
22
2
sen senexp
o
L
Vt
it t
RX
 
= −−−−

+
onde:arctan
L
R

=

 ()
2 22
cos
R
RL
=
+ L
R
=

12. 12
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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RL
A corrente na carga é composta por duas componentes:
•Em regime permanente
•Parcela transitória() ( ) ()
22
sesen e
2
nxp
o
L
t
i t
V
t
RX

−−

= −

+
−






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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RL
Para que se possa estabelecer o valor médio da tensão na carga é necessário conhecer β,
logo:t=
quando()0iLt=
Solução (vide Barbi, I.):() (). 0
()
sen sene
tg
−
−+ =


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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RL

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RL()()
0
1
2sen
2
Lmed o
V V tdt

= 


•Tensão média na carga (RL):()
2
1 cos
2
o
Lmed
V
V= − 

 ()( )0,225.1cos
Lmed
V Vo= −
Se Beta = 180 graus:()( )0,225.1cos1800,45.
Lmed Rmed
V Vo VoV= − = =
•A tensão média no indutor é nula,
assim a tensão média na resistência
é igual a tensão média do retificador.
•A indutância provoca uma redução
no valor médio da tensão de saída.

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RL( )
0,225.
.1cos()
med
Vo
IL
R
= − ()
0
12.
.() .
2
t
med
Vo
IL sentsenedt
Z
−


= −+ 



•Corrente média de saída:
Ou a rigor:
•Corrente eficaz na carga:( ) ()
2
0
21
sen sen
2
t
o
Lef
V
I t edt
Z

−

 
= −+  



 22
ZRX=+

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA: CARGA RL.
2.
ZILmed
Imd
Vo
= .
2.
ZILef
Ief
Vo
=
Valores parametrizados:

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA:
CARGA RL E DIODO DE RODA LIVREv(wt)
i
1
v
L
D1
L
R
i
L
D
RL
O diodo de roda livre evita que a tensão na carga torne-se instantaneamente igual a
zero.

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CARGA RL E DIODO DE RODA LIVRE
•Etapas de funcionamento:

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA:
CARGA RL E DIODO DE RODA LIVRE0.45
Lmed o
VV= 0.45
o
Lmed
V
I
R
= 0.707
Lef o
VV=
•Condução descontínua

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA:
CARGA RL E DIODO DE RODA LIVRE0.45
Lmed o
VV= 0.45
o
Lmed
V
I
R
= 0.707
Lef o
VV=
•Condução contínua

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA:
CARGA RL E DIODO DE RODA LIVRE0 5 10
50−
0
50
100
150
200
250
300
350
350
50−
Vmeia_ondaRL_n10x()
Vmeia_ondaRL_n2x()
4π0 x
??????
????????????�=
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+
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2
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∞
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2�−12�+1
??????
??????��
�10=155,562V
??????
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�2=155,482V
??????
??????��=155,563V

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA:
CARGA RL E DIODO DE RODA LIVRE
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2??????
�
????????????
+
2??????
�
2??????
1
���??????�−
22??????
�
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෍
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∞
���2�??????�
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�2�−12�+1
??????
1=??????
2
+????????????
2
??????
�=??????
2
+2�????????????
2
??????
??????��=??????
??????���
2
+??????
??????���
2
??????
??????���=
2??????
�
????????????
??????
??????���=
??????
�
2??????
1

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA:
CARGA RL E DIODO DE RODA LIVRE E TRANSFORMADOR

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RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA:
CARGA RL E DIODO DE RODA LIVRE E TRANSFORMADOR

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REFERÊNCIAS
BARBI, Ivo. Eletrônica de Potência, 6 ed.. Edição do Autor, 2006
MIchels, L.. Apresentação em powerpointda disciplina EPO I. UDESC.