Questão 07: Um retificador controlado de onda completa em ponte ligado a uma fonte de 150 V , 60 Hz , está alimentando uma carga resistiva de
. Se o ângulo de retardo
for de
, determine:
O Valor da PIV para cada diodo.
O Valor da PIV para cada diodo.
Passo 1
O enunciado pede: “determinar o Valor da PIV para cada diodo” num retificador controlado em ponte (figura enviada). Dados fornecidos no enunciado e na figura:
Da imagem eu peguei que o circuito é uma ponte completa (quatro SCRs/diodos em ponte) sem ponto médio. O que se pede especificamente é a PIV (Peak Inverse Voltage) que cada diodo/SCR precisa suportar quando está bloqueado (ou seja, a tensão máxima reversa aplicada a ele).
Passo 2
O que é PIV? PIV (Peak Inverse Voltage) é a maior tensão inversa (em valor de pico) que aparece aos terminais de um diodo quando ele está bloqueado. É importante porque o diodo deve ser especificado para suportar essa tensão sem romper.
Na prática, para um diodo em um retificador em ponte, a PIV é determinada pelas tensões máximas que surgem nos nós do circuito quando os outros diodos estão conduzindo. O ângulo de disparo
altera quando cada par de SCRs conduz, mas não altera o valor máximo absoluto da tensão reversa imposta a um diodo — esse máximo depende do pico da tensão da fonte.
Passo 3
Converter a tensão informada para valor de pico. Normalmente a tensão de fonte indicada em exercícios é a tensão eficaz (RMS). Assim o valor de pico
da tensão senoidal é dado por:
Substituindo
:
Passo 4
Calcular numericamente
. Faço a conta passo a passo (sem calculadora mentalmente razoável):
Passo 5
Entender porque a PIV de cada diodo é igual a
(explicação didática):
- Considere um instante no semiciclo positivo em que dois diodos da ponte conduzem e fornecem
à carga (na teoria ideal, sem quedas). Os outros dois diodos ficam bloqueados. - O diodo bloqueado que tem sua anodo ligado ao terminal de maior potencial da fonte e seu cátodo ao terminal do ramo da carga “verá” em seus terminais uma tensão reversa igual à tensão instantânea da fonte naquele instante.
- O máximo dessa tensão reversa, durante todo o ciclo, é o pico da fonte
. - Portanto, o valor máximo de tensão inversa que qualquer diodo da ponte precisa suportar é exatamente
.
Observação: isso vale para ponte completa sem tap central. Em retificador com secundário com ponto médio a PIV por diodo seria diferente (frequentementeem certas configurações), mas não é o caso aqui.
Passo 6
Concluir numericamente o valor da PIV por diodo usando o resultado do passo anterior. Assim: