Retificadores monofásicos de meia onda e onda completa

Fortaleza, 22 de Março de 2011 1. Objetivo
Estudar o comportamento e a modelagem de retificadores monofásicos de meia onda e onda completa com e sem filtro capacitivo.

2. Desenvolvimento
Neste procedimento foi utilizado um transformador de baixa frequência, com uma potência dissipada pela carga resistiva de PO≤0,25, uma tensão de entrada eficaz igual a tensão no primário do transformador (220 V) e uma tensão eficaz no secundário do transformador de 12 V. A frequência da rede elétrica em questão era de 60 Hz e a ondulação da tensão de saída, no caso da utilização do filtro capacitivo, era de 10%.

3.1. Modelagem dos retificadores
Neste tópico será modelado matematicamente as principais equações de cada retificador aqui estudado, primeiramente será modelado os retificadores de meia onda sem e com filtro capacitivo, como mostrado abaixo:

1. 2. 3.1. 3.2.1. Retificador de meia onda sem filtro capacitivo (figura 01):

Figura 01 – Retificador de meia onda sem filtro capacitivo
Ora, desejando-se uma potência de no máximo PO na saída do retificador, tem-se que:
PO≥Vinop-0,72R⇒
Daí: R≥Vinop-0,72PO [Ω] (1) |

Tendo em vista que o diodo irá conduzir durante 0≤ωt≤π2 e bloquear durante π2≤ωt≤π, tem-se que o valor médio da tensão de saída pode ser calculado da seguinte formar:
Vomd=12π02πVopsenωtdωt=12π0πVopsenωtdωt+π2π0dωt=
=12π0πVopsenωtdωt=-Vop2πcosπ-cos0=Vopπ (2)
Considerando que o pico de tensão de saída será igual ao pico de tensão de entrada menos a queda de tensão em cima do diodo: Vomd=Vinop-0,7π V (3) |
De forma análoga, a tensão eficaz de saída é dada por:
Voef=12π0πVop²sen²ωtdωt=Vop²2π0πsen²ωtdωt=Vop²2ππ2-0⇒
Voef=Vop2 V (4) |
Analisando que o diodo, quando polarizado reversamente, terá que aguentar todo o ciclo de tensão negativa da fonte, tem-se que: VDPIV≥Vinop V (5) |

A corrente média que passa através do resistor, pode ser definida como: IRmd=VomdR A (6) |

Como a corrente de