Aula 27 - Retificadores não-controlados com entrada trifásica

Quando a potência da carga alimentada se eleva, via de regra são utilizados retificadores trifásicos, como mostra a figura , a fim de, distribuindo a corrente entre as 3 fases, evitar desequilíbrios que poderiam ocorrer caso a corrente fosse consumida de apenas 1 ou 2 fases. 

Neste caso a corrente é fornecida, a cada intervalo de 60 graus, por apenas 2 das 3 fases. Poderão conduzir aquelas fases que tiverem, em módulo, as 2 maiores tensões. Ou seja, a fase que for mais positiva, poderá levar o diodo a ela conectado, na semi-ponte superior, à condução. Na semi-ponte inferior poderá conduzir o diodo conectado às fase com tensão mais negativa. Pela fase com tensão intermediária não haverá corrente. 

 A figura mostra formas de onda típicas considerando que o lado CC é composto, dominantemente, por uma carga resistiva, indutiva ou capacitiva. No primeiro caso a corrente segue a mesma forma da tensão sobre a carga, ou seja, uma retificação de 6 pulsos. Quando um filtro indutivo é utilizado, tem-se um alisamento da corrente, de modo que a onda apresenta-se praticamente retangular. Já com um filtro capacitivo (mantendo ainda uma pequena indutância série), tem-se os picos de corrente. Com o aumento da indutância tem-se uma redução dos picos e, eventualmente, a corrente não chega a se anular. A figura ao lado mostra a folha de Dados do Retificador Trifásico DBI 15.

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 27/01/2014

Aula 26 - Retificadores 1/2 onda não-controlados com entrada trifásica

O fornecimento de energia elétrica é feito, essencialmente, a partir de uma rede de distribuição em corrente alternada, devido, principalmente, à facilidade de adaptação do nível de tensão por meio de transformadores. Em muitas aplicações, no entanto, a carga alimentada exige uma tensão contínua. A conversão CA-CC é realizada por conversores chamados retificadores. 

Os retificadores podem ser classificados segundo a sua capacidade de ajustar o valor da tensão de saída (controlados x não controlados); de acordo com o número de fases da tensão alternada de entrada (monofásico, trifásico, hexafásico, etc.); em função do tipo de conexão dos elementos retificadores (meia ponte x ponte completa).

Os retificadores não-controlados são aqueles que utilizam diodos como elementos de retificação. Os diodos de potência diferem dos diodos de sinal por terem uma capacidade superior em termos de nível de tensão de bloqueio (podendo atingir até alguns kV, num único dispositivo), e poderem conduzir correntes de até alguns kA. 

Nas aplicações em que a tensão alternada é a da rede, tais diodos não precisam ter seu processo de desligamento muito rápido, uma vez que a freqüência da rede é baixa (50 ou 60 Hz).

Quando a potência da carga alimentada se eleva, via de regra são utilizados retificadores trifásicos, a fim de, distribuindo a corrente entra as 3 fases, evitar desequilíbrios que poderiam ocorrer caso a corrente fosse consumida de apenas 1 ou 2 fases. 

Neste caso a corrente é fornecida, a cada intervalo de 60 graus, por apenas 1 das 3 fases. Poderão conduzir aquelas fases que tiverem, em módulo, as maiores tensões. Ou seja, a fase que for mais positiva, poderá levar o diodo a ela conectado, na semi-ponte à condução.
As formas de onda da tensão sobre os diodos são iguais entre si e defasadas de 120º uma da outra. Na figura 12 ( b ) está desenhada a tensão sobre D1. Quando D1 conduz, a tensão sobre ele é praticamente zero; daí entra em condução D2, que aplica em D1 a tensão de linha V12; após D2, entra em condução D3, que aplica em D1 a tensão de linha V13. Então D1 volta a conduzir, repetindo o ciclo. A tensão reversa máxima sobre os diodos é o valor máximo da tensão de linha, 1,733 Vmax de fase.
O valor médio da tensão na carga pode ser dado pela equação ao lado.

Aula 25 - Diodo de Potência

Um diodo é um dos mais simples dispositivos semicondutores, que tem a característica de passagem de corrente em apenas um sentido. No entanto, ao contrário de um resistor, um diodo não se comporta linearmente com respeito à tensão aplicada, como o díodo tem uma relação exponencial IV e, portanto, não podemos descrever o seu funcionamento utilizando apenas uma equação como a lei de Ohm.
O diodo de potência são utilizados em circuitos eletrônicos de potência como retificadores (conversor CA/CC), como diodo de retorno para transferência de energia (freewheeling diode), isolador de tensão, etc.
A corrente direta máxima é limitada pela temperatura máxima da junção, acima da qual a junção é destruída. A junção também pode ser danificada por uma tensão inversa maior que a máxima (Vrm). Quando diodo comum está conduzindo, se a tensão é bruscamente invertida, as regiões p e n ainda terão portadores minoritários de carga e o diodo se comporta como um curto-circuito por um breve período de tempo. Este tempo é chamado de tempo de recuperação reversa ( trr ) do diodo. Assim, há uma corrente no sentido inverso, que pode provocar interferências e perdas. Diodos rápidos ou ultra-rápidos e têm esse fenômeno menos pronunciado, mas em geral a máxima tensão inversa é menor.

Dependendo das características de recuperação reversa e das técnicas de fabricação, os diodos de potência podem ser classificados em três categorias : Diodo de uso geral; Diodo de recuperação rápida e Diodo Schottky.
Diodo de Potência de Uso Geral
Estes diodo de uso geral apresentam um tempo de recuperação reversa relativamente alta ( ≈ 25µs ) e, são utilizados em aplicações de baixa velocidade, onde o tempo de recuperação do componente não é crítico (retificadores, conversores de baixa frequência - 1kHz , conversores com comutação pela linha). Estes diodos trabalham dentro de uma faixa que varia de 1A até milhares de ampères e de 50V até 5000V.

Os diodos de potência de uso geral apresentam além das duas camadas P e N, uma terceira camada. A camada N extra e intermediaria às duas convencionais é de baixa dopagem (N-) e sua função é aumentar a capacidade do componente quando aplicado em tensões elevadas.

Essa camada acrescenta uma parcela resistiva ao diodo quando em condução. Além disso, a área da seção transversal das junções é maior do que a de um diodo normal, pois a corrente circulante também é maior e isso agrega urna parcela capacitiva ao diodo quando em bloqueio. Essas características são indesejáveis porque introduzem distorções na forma de onda da comutação de um diodo de potência. Entretanto, como o dispositivo é suficientemente robusto, essas características não deverão afetar o seu funcionamento. Mesmo assim, é recomendável utilizar-se algumas técnicas de filtragem e amortecimento dos transientes provocados pela comutação dos diodos de potência.

Para realizar o teste de diodos com um multímetro devemos utilizar na escala de resistência, usa-se a escala Rx10 ou Rx1. Um diodo retificador ou de sinal (rápido) deve apresentar uma baixa resistência quando polarizado diretamente (cabo negativo no cátodo, pólo positivo no ânodo) e resistências quase infinitas na direção de polarização reversa. Um diodo ruim vai mostrar quase zero ohms (curto) ou abrir em ambas as direções.

Multímetros analógico tem a polaridade de suas pontas de prova nas cores invertidas sendo o fio vermelho negativo em relação ao preto. Correntes de fuga pequenas em diodo na polarização reversa, passam despercebidas. Para garantir que o diodo está bom, você deve fazer uma medição a mais: usando a escala de alta resistência (2 Mohm ou superior). Um diodo de Si bom normalmente apresentará resistência infinita. Quando estiver em dúvida, tente comparar a leitura com medições feitas em um diodo novo do mesmo tipo. 

© Direitos de autor. 2018: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/11/2014