eletronica de potencia

Transformadores

• O transformador é um dispositivo que permite elevar ou rebaixar os valores de tensão em um circuito de CA. A grande maioria dos equipamentos eletrônicos emprega transformadores para elevar ou rebaixar tensões.

• A figura a seguir mostra alguns tipos de transformadores.

Transformadores

Transformadores

• Quando uma bobina é conectada a uma fonte de CA, um campo magnético variável surge ao seu redor. Se outra bobina se aproximar da primeira, o campo magnético variável gerado na primeira bobina corta as espiras da segunda bobina.

Transformadores

As bobinas primária e secundária são eletricamente isoladas entre si. Isso se chama isolação galvânica. A transferência de energia de uma para a outra se dá exclusivamente através das linhas de forças magnéticas.

Transformadores

Com a inclusão do núcleo, embora o aproveitamento do fluxo magnético gerado seja melhor, o ferro maciço sofre perdas por aquecimento causadas por dois fatores: a histerese magnética e as correntes parasitas.

Transformadoresfigura a seguir mostra os símbolos usados para representar o transformador, segundo a norma NBR 12522/92

Transformadores

Para se obter várias tensões diferentes, os transformadores podem ser construídos com mais de um secundário, como mostram as ilustrações a seguir

Transformadores

Por exemplo, num transformador com primário de 100 espiras e secundário de 200 espiras, a tensão do secundário será o dobro da tensão do primário. Se

Transformadores

• Se chamarmos o número de espiras do primário de NP e do secundário de NS, podemos escrever: VS/VP = 2 NS/NP = 2.

• O resultado da relação VS / VP e NS / NP é chamado de relação de transformação e expressa a relação entre a tensão aplicada ao primário e a tensão induzida no secundário.

Transformadores

Transformadores

A relação de potência do transformador ideal é, portanto: VS . IS = VP . IP

Transformadores

Quando um transformador tem mais de um secundário, a potência absorvida da rede pelo primário é a soma das potências fornecidas em todos os secundários. Matematicamente,

PP = PS1 + PS2 + ... + PSn

Transformadores

• A relação entre a potência medida no primário e a potência consumida no secundário é que define o rendimento de um transformador:

TransformadoresDefini-se autotransformador como um transformador de um único enrolamento.

Transformadores

• 1) Um transformador para campainha reduz a tensão de 110V para 12V. Se houver 20 espiras no secundário, qual o número de espiras no primário e a relação de transformação deste transformador.

• 2) Calcule a tensão nas velas de ignição ligadas ao secundário de uma bobina com 60 espiras no primário e 36000 espiras no secundário, se o primário está ligado a um alternador de 12V.

Transformadores

• 3) O primário de um transformador está ligado em uma rede de 110V e possui 220 espiras. Três secundários fornecem 600V, 35V, e 12V. Calcule o número de espiras necessárias em cada secundário.

• 4) A bobina do secundário de um transformador tem 100 espiras e a tensão do secundário é de 10V. Se a relação de transformação é de 18:1, calcule a tensão do primário e o número de espiras no primário.

• 5) Um autotransformador abaixador com 55 espiras está ligado a uma linha de C.A. de 110V . Se desejamos uma tensão de saída de 28V, qual o número de espiras do secundário e o número da espira que recebe o terminal de saída.

• 6) Um transformador ideal com 2400 espiras no primário e 600 espiras no secundário retira 9,5A de uma linha de 220V. Calcule IS, VS e PS.

Transformadores

• 7) Um autotransformador abaixador de 600V / 480V alimenta uma carga de 10kVA. Calcule as correntes nas linhas do primário e secundário e a corrente no enrolamento comum aos enrolamentos do primário e secundário.

• 8) Um transformador de 250kVA e 2400V / 480V apresenta uma perda no cobre de 3760W e uma perda no núcleo de 1060W. O fator de potência é de 0,8. Calcule o rendimento deste transformador.

Comandos eletricos

• A representação dos circuitos de comando de motores elétricos é feita normalmente

através de dois diagramas :

• Diagrama de força : representa a forma de alimentação do motor à fonte de energia;

• Diagrama de comando : representa a lógica de operação do motor.

Comandos elétricos

• Dispositivos de comando

• Chave sem retenção ou impulso

Comandos elétricos

• É um dispositivo que só permanece acionado mediante aplicação de uma força externa.

Cessada a força, o dispositivo volta à situação anterior. Este tipo de chave pode ter, construtivamente, contatos normalmente abertos (NA) ou normalmente fechados (NF)

Comandos elétricos

• Chave com retenção ou trava

É um dispositivo que uma vez acionado, seu retorno à situação anterior acontece

somente através de um novo acionamento. Construtivamente pode ter contatos normalmente aberto (NA) ou normalmente fechado (NF) conforme mostra a figura

Comandos elétricos

Comandos elétricos

Comandos elétricos

• Chave de contatos múltiplos com ou sem retenção

• Existem chaves com ou sem retenção de contatos múltiplos NA e NF.

Comandos elétricos

• Chave seletora

É um dispositivo que possui duas ou mais posições podendo selecionar uma ou várias funções em um determinado processo. Este tipo de chave apresenta um ponto de contato comum (C) em relação aos demais contatos

Comandos elétricos

Comandos elétricos • Relé

Este dispositivo é formado basicamente por uma bobina e pelos seus conjuntos de

contatos. A figura mostra a estrutura física de um relé e seu símbolo elétrico.

Comandos eletricos

Comandos elétricos

• Energizando-se a bobina os contatos são levados para suas novas posições

permanecendo enquanto houver alimentação da bobina.

Comandos elétricos

• Outra propriedade muito explorada nos relés é a propriedade de memória através de circuito de auto-retenção

Comandos elétricos

• Contator

Assim como o relé o contator é uma chave de comutação eletromagnética direcionado,geralmente, para cargas de maior potência.

Comandos elétricos

• Possui contatos principais (para energização da carga) e auxiliares NA e NF com menor capacidade de corrente

Comandos eletricos

• Dispositivos de proteção

São elementos intercalados no circuito com o objetivo de interromper a passagem decorrente elétrica sob condições anormais, como curto-circuitos ou sobrecargas

Comandos elétricos

• Fusíveis

O princípio de funcionamento do fusível baseia-se na fusão do filamento e consequenteabertura do filamento quando por este passa uma corrente elétrica superior ao valor de suaespecificação.

Comandos elétricos

Os fusíveis geralmente são dimensionados 20% acima da corrente nominal do circuito.São classificados em retardados e rápidos

Comandos elétricos

• Disjuntor Termomagnético

O disjunto termomagnético possui a função de proteção e, eventualmente, de chave.

Interrompe a passagem de corrente ao ocorrer uma sobrecarga ou curto-circuito

Comandos elétricos

• Os disjuntores podem ser : monopolares, bipolares e tripolares.

Algumas vantagens :

• religável, não precisa de elemento de reposição

• pode eventualmente ser utilizado como chave de comando.

Comandos elétricos

Comandos elétricos

• Rele térmico ou de sobrecarga

O princípio de funcionamento do relé de sobrecarga baseia-se na dilatação linear deduas lâminas metálicas com coeficientes de dilatação térmicas diferentes, acopladasrigidamente (bimetal)

Comandos elétricos

O relé térmico possui as seguintes partes principais:

• Contato auxiliar (NA + NF) de comando da bobina do contator;

• Botão de regulagem da corrente de desarme;

• Botão de rearme de ação manual;

Comandos elétricos

Comandos elétricos

• DISPOSITIVOS DE REGULAÇÃO

São elementos destinados a regular o valor de variáveis de um processo automatizado,tais como: velocidade, tempo, temperatura, pressão, vazão, etc.

Comandos elétricos

• Reostato

É um componente de resistência variável que serve para regular correntes deintensidade maior em sistemas elétricos (ex. controle de velocidade em motor CC).

Comandos elétricos

• Potenciômetro

Apresenta a mesma função que o reostato atuando com intensidade de corrente menorem circuitos eletrônicos de comando e regulação

Comandos elétricos

• TransformadorÉ um componente que permite adaptar o valor de uma tensão alternada

Comandos elétricos

• Relé de tempo com retardo na ligação

Este relé comuta seus contatos após um determinado tempo, regulável em escalaprópria. O início da temporização ocorre quando energizamos os terminais de alimentação dorelé de tempo

Comandos elétricos

Comandos elétricos

• Relé de tempo com retardo no desligamento

• Este relé mantém os contatos comutados por um determinado tempo, regulável em

• escala própria, após a desenergização dos terminais de alimentação

Comandos elétricos

Comandos elétricos

• Contador de impulsos elétricos

Este dispositivo realiza a contagem progressiva, mediante a ação de impulsos elétricos,na bobina contadora. Estes impulsos são provenientes de relés, contadores, chaves, sensoreselétricos etc. A programação é realizada pelo usuário através de chaves do tipo impulsolocalizadas no painel deste dispositivo.

Comandos elétricos

• O acionamento dos contatos do contator ocorre quando o número de impulsos elétricos na bobina contadora for igual ao valor programado pelo usuário

Comandos elétricos

• DISPOSITIVOS DE SINALIZAÇÃO

São componentes utilizados para indicar o estado em que se encontra um painel decomando ou processo automatizado. As informações mais comuns fornecidas através destesdispositivos são : ligado, desligado, falha e emergência.

Comandos elétricos

• Indicador visual

Os indicadores visuais fornecem sinais luminosos indicativos de estado, emergência,falha etc. São os mais utilizados devido à simplicidade, eficiência (na indicação) e baixo custo.

Comandos elétricos

As cores indicadas na tabela da figura são recomendas.

Comandos elétricos

• Indicador acústicoOs indicador acústico fornece sinais audíveis indicativos de estado, falha, emergênciaetc. São as sirenes e buzinas elétricas.

EXERCICIOS • DE O ESQUEMA ELETRICO DE UM RELE COM DOIS

CONTATOS NA E EXPLIQUE O FUNCIONAMENTO• FAÇA O SIMBOLO DE UMA CHAVE DE RETENÇÃO COM TRAVA

E UMA SEM TRAVA • EXPLIQUE O CONTATO DE SELO • EXPLIQUE OS CONTATOS DE FORÇA E COMANDOS DE UM

CONTATOR• QUAIS OS DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO VOCE CONHECE ?• QUAIS AS VANTAGENS DO DISJUNTOR EM RELAÇÃO AO

FUSIVEL ?• Explique as diferenças entre potenciômetro e reostato

Comandos elétricos

Exercícios

• Explique o funcionamento do rele de retardo na ligação

• Explique o funcionamento do rele de impulso• Uma lâmpada no painel acesa e na cor verde o

que indica ? E uma lâmpada amarela ?• Faça o diagrama de potencia e comando para

ligar um motor através de um contator utilizando botões de impulso e lâmpadas para sinalização de ligado , desligado e parado ( sob tensão). Indique a numeração em cada contato.

Transistor Unijunção• É um dispositivo semicondutor, com uma junção

PN, apresentando três terminais: Emissor ( E ), Base 2 ( B2 ) e Base 1 ( B1 ).• VBB - Tensão de polarização aplicada entre as bases 1 e 2

• VE - Tensão aplicada à entrada do dispositivo. ( VBB > VE )

• VD - Queda de tensão nos terminais do diodo formado pela junção PN ( 0,6V - Si )

• Ra + Rb = RBB - Resistência entre as bases ( 5KW a 10KW ).

. n = tensão necessária para condução do UJT

Tiristores

• Transistor unijunção

Exercicios

• Uma fonte de tensão de 15 volts é ligada em B2 e B1 . Se n = 0,6 determine a tensão de emissor necessária para ligar o UJT.

• Para o mesmo exercício para vbb= 20 volts R = 45 C = 0,1 u F , ra= 270 Rb= 90 e n=0.6 ( todos resistores em ohm), determine:

• A- a frequência • B- o ponto de condução do UJT

Circuito 555

Circuito 555Circuito 555• Inicialmente concebido para funções de temporização

com precisão .

• Aplicações em circuitos que necessitam de pulso , temporização , conversão de sinal e acionamento de drivers .

• Baixo custo , tolerante a ruídos de sinal elétrico, rápida resposta de sinal de saída

CaracteristicasCaracteristicas

Características técnicas:

•   Tensão de alimentação: entre 5 e 15 Volt.•   Corrente máxima na saída: até 200 mA.•   Tensão na saída: aproximadamente entre 0V e o valor do positivo da alimentação.•   Consumo interno de corrente: um máximo de 10 mA.•   Temporização: como temporizador (monoestável) pode gerar períodos desde alguns micros – segundos até horas.•   Oscilação: como oscilador (astável) pode gerar frequências desde fracções de Hertz até cerca de uma centena de KHz.

Pinagem do circuito 555Pinagem do circuito 555

1 – Negativo da alimentação   5 – Entrada da tensão externa de controle2 – Entrada de disparo           6 – Sensor de nível de tensão3 - Saída                                   7 – Descarga (do condensador da rede RC externa)4 – Reset ou rearme           8 – Positivo da alimentação (5V a 15V)

Arquitetura interna

Esquema básico de ligação Esquema básico de ligação

Configuração monoestávelConfiguração monoestável

Configuração astávelConfiguração astável

Exercício no Proteus Exercício no Proteus

Circuito teste – Calcule a Circuito teste – Calcule a frequênciafrequência

Exemplos

Motores ca

Funcionamento do motor• O estator é a parte fixa do motor. Na carcaça do

motor existe um núcleo de ferro formado por folhas finas de ferro (0,3 a 0,5mm). Essas folhas de ferro possuem ranhuras para o enrolamento trifásico.

Os enrolamentos de fase e o núcleo do estator geram o campo magnético. O número de par de pólos (ou pólos) determinam a velocidade que o campo magnético irá girar. Se o motor está ligado na sua freqüência nominal, a velocidade do campo magnético é chamada de velocidade síncrona do motor (n0).

Campo magneticoCampo magnetico

funcionamentofuncionamento

O campo magnético gira no entreferro entre o estator e o rotor. Após aconexão de um enrolamento a uma fase de alimentação, um campo magnéticoO sentido do campo magnético no estato é fixo, mas a direção muda. Avelocidade dessa mudança é determinada pela freqüência de alimentação.Numa freqüência de 60Hz (padrão brasileiro) o campo alternaria de direção 60 vezes por segundo.

funcionamento• Regulação por freqüênciaCom uma fonte de alimentação com freqüência

variável é possívelcontrolar a velocidade do motor sem maiores

perdas. A velocidade de giro docampo magnético muda com a freqüência.A velocidade do rotor muda de velocidade

proporcionalmente ao campogirante. Para manter o torque do motor a tensão

deve também variar com afreqüência.

Conversores de frequência

Retificação controlada

Circuito intermediario

Circuito inversor Circuito inversor

Variação dependente de frequeciaVariação dependente de frequecia

Redução de corrente de partidaRedução de corrente de partida

Os tipos mais comuns para redução da tensão de partida são:1. Partidas estrela / triângulo2. Partidas com auto transformador3. Partidas com resistência primária.4. Soft Starters.

Parametrização Parametrização

Tiristores Tiristores

• SCR – Silicon controlled Rectifier SCR – Silicon controlled Rectifier

Retificador controlado de silicio – Trata-se Retificador controlado de silicio – Trata-se de um semicondutor que lemra o de um semicondutor que lemra o comportamento de um diodo, mas pode comportamento de um diodo, mas pode ser controlado ou disparado externamente ser controlado ou disparado externamente

TiristoresTiristores

Tiristores Tiristores Tomamos o desenho ao lado para Analisar o funcionamento doSCR

Os transistores estao ligados de Modo que o coletor de um Transistor esteja ligado a base doOutro , formando o que chamamos De base regenerativa

A base do segundo transistor esta Ligado ao pino de disparo dos transistores . Chamamos de GATE

Tiristores Tiristores

• A polarização do SCR é feita aplicando-se uma tensão positiva ao anodo , mantendo-se o catodo com o potencial mais baixo

• Aplicando a tensão nas condições acima, não significa que o componente conduzirá corrente . Isso so será possível após aplicarmos um pulso no gate ( VG)

Tiristores Tiristores

Tiristores Tiristores

Tiristores Tiristores

Tiristores Tiristores • Uma vez cessada a corrente de disparo , o

SCR continua conduzindo , e só para de conduzir após cortarmos a alimentação da tensão aplicada ao anodo , ou curto-circuitando a junção anodo catodo

• O componente tem uma corrente mínima para operação , que é a chamada corrente de manutenção ( holding current ) , que tem valores da ordem de algumas dezenas de miliamperes

Tiristores Tiristores

• Especificações técnicas

• Tensão máxima direta(VD) e tensão máxima reversa ( VR)

• Corrente máxima direta ( ID)

• Potencia Máxima (Prms)

• Corrente de disparo(Igt)

• Velocidade de operação ( dv/dt)

Tiristores Tiristores

• Aplicações:

• Circuitos de corrente contínua, basta manter o sinal na entrada do anodo positivo. É necessário manter um resistor de 1k entre catodo e gate para evitar disparos não esperados, em função de uma alta tensão entre anodo e catodo

Circuitos de acionamento

Tiristores Tiristores

Circuitos de acionamentosCircuitos de acionamentos

Tiristores

• Calculo da resistência de carga para o SCR -----

RL = Vs/Ihc

Calculo tensão de disparo (IG)

Vin = Vrg + Vo

Tiristores

• Problema 1

• Problema 2

• Problema 3

Transistores de potencia

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