Considere o retificador totalmente controlado, monofásico, alimentando uma carga RL. A tensão média de saída é 100V. A tensão de entrada é senoidal com valor eficaz de 200V. A corrente de saída, de 10A, pode ser considerada constante. Desenhe as formas de onda da tensão sobre a carga e da corrente na entrada, indicando os valores na escala horizontal e vertical;

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um retificador totalmente controlado monofásico que está alimentando uma carga RL. A tensão média de saída é de 100V, a tensão de entrada é senoidal com valor eficaz de 200V, e a corrente de saída é de 10A, considerada constante. Nosso objetivo é desenhar as formas de onda da tensão sobre a carga e da corrente na entrada, indicando os valores nas escalas horizontal e vertical.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre retificadores totalmente controlados monofásicos. Esses dispositivos usam tiristores para controlar a quantidade de tempo que a tensão de entrada passa para a carga. Isso nos permite ajustar a tensão média de saída. Como temos uma carga RL (resistor e indutor), a presença do indutor ajuda a suavizar a corrente, tornando-a mais constante.

Passo 3

A tensão de entrada é senoidal com valor eficaz ( ) de 200V. O valor eficaz de uma tensão senoidal está relacionado ao seu valor de pico ( ) pela fórmula:
Então,
Isso significa que a tensão de entrada varia de -282,8V a +282,8V.

Passo 4

A tensão média de saída é dada como 100V. Para um retificador totalmente controlado, a tensão média de saída ( ) é relacionada ao ângulo de disparo ( ) pelos tiristores. A fórmula é:
Sabemos que e . Vamos encontrar :
Isso significa que os tiristores começam a conduzir quando o ângulo de fase atinge aproximadamente 83 graus.

Passo 5

Como a corrente de saída é constante (10A) devido à presença do indutor, a tensão sobre a carga será próxima a uma tensão DC com pequenas variações. Isso ocorre porque o indutor resiste a mudanças rápidas na corrente, suavizando a corrente que vai para a carga.

Passo 6

Agora, vamos pensar nas formas de onda:
  1. Tensão sobre a carga: Será uma onda quase constante em torno de 100V, com pequenas ondulações devido à condução controlada dos tiristores. Na horizontal, representamos o tempo, e na vertical, a tensão em volts.
  2. Corrente na entrada: Como a tensão de entrada é senoidal e a corrente é quase constante, a corrente na entrada ocorrerá apenas durante os intervalos em que os tiristores estão conduzindo (após ). Assim, teremos pulsos de corrente sincronizados com a tensão de entrada, cada um com um ângulo de condução de (já que radianos são aproximadamente 90 graus).

Resposta

As formas de onda são as seguintes:
  • Tensão sobre a carga: Uma linha praticamente reta em 100V, com pequenas ondulações ao redor desse valor ao longo do tempo. No eixo horizontal (tempo), marcamos os ciclos da tensão de entrada senoidal, e no eixo vertical (tensão), marcamos os 100V como valor médio.
  • Corrente na entrada: Pulsos de corrente de 10A acontecem a partir de aproximadamente 83 graus de cada meio ciclo da tensão de entrada, estendendo-se até o ponto de zero cruzado (aproximadamente 90 graus de largura). No eixo horizontal, representamos o tempo com um ciclo completo de 360 graus, e no eixo vertical, a corrente de 10A durante os pulsos de condução.

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