O que é o ângulo de comutação de um retificador?
Passo 1
Beleza, vamos ao que interessa. A pergunta é “O que é o ângulo de comutação de um retificador?” – isso cai na matéria de Eletrônica de Potência, mais especificamente no estudo de retificadores (circuitos que convertem CA em CC). Pra responder, a gente vai precisar entender como diodos (ou tiristores) trocam a condução quando há indutância na fonte ou nos enrolamentos: em vez de trocar de um pro outro instantaneamente, rola um pequeno intervalo em que os dois conduzem ao mesmo tempo. Esse intervalo, medido em radianos (ou graus elétricos), é justamente o tal ângulo de comutação.
Passo 2
Antes de mais nada, pensa num retificador ideal: não tem indutância nenhuma, então quando um diodo “desliga”, a corrente cai pra zero e o outro “liga” imediatamente – sem sobreposição. Mas, na prática, as fontes de tensão (ou transformadores) têm indutância, e a corrente não pode mudar de valor instantaneamente: ela “toma tempo” pra ir de um diodo pro outro. Esse tempo de transição a gente converte em um ângulo do seno da tensão (daí o nome “ângulo de comutação”).
Passo 3
Tecnicamente, definimos:
onde
• é o ângulo de comutação (rad)
• é a frequência angular da rede (
)
• é o tempo de comutação (s)
•
•
•
Durante
, dois semicondutores conduzem juntos. Se você quiser calcular
, usa a lei de Faraday aplicada à indutância
da fonte, sabendo que a queda de tensão sobre
é a diferença instantânea de fase da rede:
Integrando de
até
e supondo corrente quase constante
, chega-se a uma expressão do tipo
onde
é a amplitude da tensão de fase a fase que “dirige” a comutação.
Passo 4
Então, resumindo na prática:
- Se não houver indutância,
porque a troca é instantânea. - Quanto maior a indutância ou a corrente
, maior e, consequentemente, maior . - Esse ângulo faz cair um pouco da tensão média de saída do retificador, porque durante
a tensão aplicada ao circuito de carga não é a tensão plena da fase, mas sim uma tensão “diferença” que alimenta o indutor.
Resposta
O ângulo de comutação
de um retificador é o intervalo, medido em radianos (ou graus elétricos), durante o qual ocorre a sobreposição de condução entre dois semicondutores (diodos ou tiristores) devido à indutância da fonte. Numericamente,
, onde
.