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:
gamma ;=;omega,Trm com
onde
Ls,didt ;=; vrm fase,1(t);-;vrm fase,2(t) é o ângulo de comutação (rad)
Trm com ;=;Ls,IdVrm dif,,m, 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 .

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