ELETRÔNICA INDUSTRIAL PARA MECÂNICA E MECATRÔNICA

CTC UNICAMP

Carlos David - 2008

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ÍNDICE

I CLASSIFICAÇÃO DOS CONVERSORES

II-APLICAÇÕES

III- ALGEBRA BOLEANA E ELETRÔNICA DIGITAL

IV- LABORATÓRIO

V- ROTEIROS DE ESTUDOS

I - CLASSIFICAÇÃO DOS CONVERSORES

Os conversores podem ser classificados quanto ao tipo de aplicação ou quanto a forma de potência disponível (CC ou CA) e da forma de potência resultante necessária (CC ou CA):

1. Conversores de Tensão CA (CA-CA)2. Retificadores Controlados (CA-CC)3. Conversores CC-CC (choppers)4. Inversores (CC-CA)5. Cicloconversores (CA-CA)

A) RETIFICADORES

Convertem Tensão CA em CC

Classificação:

a) Tipo de onda:

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1. meia onda – um só diodo retificador em cada fase da fonte, com retorno conectado ao neutro (corrente unidirecional - um só caminho)2. onda completa – associação série de dois de ½ onda um para ida outro para retorno (dois ponte)

b) Quanto ao controle:

1. Não controlados (só diodos);2. Semi controlados (diodos e SCI's);3. Controlados (SCI's).

c) Quanto ao feixe de operação:

V 1°Quadrante CA CC

I

V 1°Quadrante CA CC

I 4°Quadrante

V 2°Quadrante 1°Quadrante CA CC

I

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3° Quadrante 4°Quadrante

Obs: No 2 e 4Quadrante tem-se V x I = +V x (-I) P0 indicando fluxo de potência da saída (carga) para a entrada da (fonte) e o retificador sera como inversor (CC para CA)

d) Quanto ao número de pulsos: a taxa de repetição da forma de onda de Tensão CC entregue a carga, durante um ciclo de tensão CA

1. ½ onda monofásica:

O valor médio na corrente no secundário não é nulo, isso provoca a saturação do núcleo do transformador, aumentando grandemente a corrente do primário. Por isso o retificador de ½ onda só é usado para pequenas potências (algumas centenas de watts).Quando a carga é indutiva pode ser interessante colocar um diodo de retorno (diodo de circulação, freewhelity diode) em ante paralelo com a carga:

Isto ajuda aumentar o “stress”do diodo principal e pode-se também aumentar a freqüência de operação do circuito.

2. Retificador Trifásico de ½ onda ou onda completa a dois diodos:

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Tem a montagem de não saturar o núcleo, mas necessite de componentes de alta isolação (diodo)

3. Retificadores monofásicos em Ponte (dois caminhos em onda completa):

Controle mais complexo, mais componentes. Então é maior o custo. Média potência (até 2KW)

4. Retificador trifásico em ponte (alta potência, acima de 2kW):

CONVERSÃO DE FREQUÊNCIA

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B)- Conversores de Tensão CA

Neste tipo de conversor, a tensão de alimentação é CA senoidal de amplitude fixa. Deseja-se transformá-la em uma tensão que tem a forma de uma senóide recortada e cujo valor eficaz é controlado através do ajuste do ângulo de condução dos tiristores colocados em anti-paralelo.

Os retificadores podem ser do tipo de meia onda ou de onda completa (um ou dois caminhos). Podem ser não controlados, onde existe a presença de apenas diodos no retificador, podem ser semicontrolados onde existe a presença de diodos e SCR’s, ou então podem ser totalmente controlados, onde existe a presença apenas de SCR’s.

Os retificadores não controlados e semicontrolados operam unicamente no primeiro quadrante do gráfico VxI, já o totalmente controlado unidirecional opera no primeiro e quarto quadrantes e o totalmente controlado bidirecional opera nos quatro quadrantes.

Neste último caso, existe a possibilidade de fluxo bidirecional de potência e é denominado conversor dual.

C) Conversores CC-CC (choppers)

Quando se dispõe de uma fonte CC e deseja-se CC com possibilidade de variar o valor medio da tensão aplicada à carga, utiliza-se um conversor CC, também conhecido por “chopper”. Este termo em inglês significa cortador, sendo aplicado aqui pelo fato da filosofia do conversor CC-CC ser a de cortar e interromper a tensão da fonte aplicada à carga, de forma a controlar o valor médio da tensão fornecida.à mesma

A figura acima ilustra um circuito simples de um chopper, o valor médio Vo da tensão aplicada à carga pode ser variado através dos seguintes modos:

1. t on variável, t off variável e o período T constante , ou seja, modulação por largura de pulso.

2. t on constante, t off variável e o período variável, ou seja, modulação em freqüência.

3. Uma combinação de 1 e 2.

A figura abaixo ilustra os dois primeiros modos de operação. O valor médio da tensão de alimentação pode ser calculado pela expressão:

Vs = Ve . ton/(ton+toff) Vs = (ton . Ve)/T , pois T = ton+toff

Embora não esteja mostrado na figura de chopper, deve existir um circuito auxiliar que bloqueie o SCR mediante a aplicação de uma tensão reversa nos seus terminais. Isto é necessário pois, sendo a fonte CC, em

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um circuito resistivo, a corrente nunca cairia a zero, e, sendo um circuito de carga RL, a corrente poderia não se anular no instante desejado. Para isto são usados os circuitos de comutação, Isto é, aqueles que bloqueiam o SCR.

D)Inversores

Os Inversores são circuitos que fornecem tensão CA de freqüência variável, a partir de uma fonte CC. Freqüentemente esta tensão CC é fornecida por uma ponte retificadora controlada. Assim poderemos ter além do controle de freqüência, também o controle de amplitude da tensão CA de saída.

Uma aplicação típica é o acionamento de motores de indução onde deseja-se manter o conjugado constante, mantendo-se constante a relação de amplitude da tensão/freqüência (V/f). Para se variar a velocidade do motor varia-se a frequência e para manter V/f constante varia-se a amplitude da tensão aplicada proporcionalmente à variação da freqüência.

Exemplos típicos de inversores são o série ressonante, usados em freqüências elevadas(de 200Hz até 2MHz) em aplicações tais como forno de indução ou em aplicações onde a carga é constante, pois o circuito deve ser sub-amortecido. Outro tipo de inversor é o com capacitor em paralelo e o comutado por impulso auxiliar ou por impulso complementar (inversor de McMurray Bedford) e inversor com fonte de corrente.

Transforma DC em AC de amplitude e freqüência variável. Ex: Motores de indução (v/f constante, variando f para aumentar a velocidade e V para compensar v/f).

- Inversão Série:

S1 carrega o capacitor com tensão maior que vf e bloqueia S1

S2 descarrega o capacitor até corrente cair a zero e bloquear S2

Inversor com capacitor em paralelo, inversor

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comutado por impulsos auxiliar, inversor comutado por impulso complementar, inversor com fonte de corrente e inversor Mc murray são tipos possíveis de inversores.

S1 e S4 fecham depoisS2 e S3 fecham alternando a corrente pela carga.

E)Ciclo conversores

O ciclo conversor converte a tensão CA de uma determinada freqüência, em tensão CA de uma freqüência mais baixa. Apesar de sua aparente semelhança com uma combinação retificador-inversor, veremos abaixo que a diferença é que, no ciclo conversor, a conversão é feita diretamente em uma só etapa.

A operação do ciclo conversor depende de uma variação periódica a partir do ponto onde os SCR’s são disparados. A variação do valor médio da tensão de saída normalmente tem a mesma freqüência que este sinal.

A grosso modo, pode-se dizer que o ciclo conversor é um duplo retificador controlado, capaz de fornecer tensão retificada positiva e negativa. Mediante um controle de fase adequado, a saída do ciclo conversor tem um valor médio variável, produzindo uma tensão CA sincronizada com o sinal aplicado aos circuitos de disparo.

O ciclo conversor da figura tem dois grupos de SCR’s; Q1 e Q2 formam o grupo positivo, Q2 e Q4 formam o grupo negativo.

Evidentemente a tensão de saída conterá harmônicos da freqüência da alimentação, que poderão ser eliminados por uma filtragem adequada, por isso a freqüência do ciclo conversor é limitada a 1/3 da freqüência de alimentação.

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Os ciclos conversores têm grandes aplicações em acionamento de motores de potência elevada em baixa velocidade (de 0 à 20 Hz), em aviões usa-se o sistema de velocidade variável e freqüência fixa que independente da velocidade das turbinas mantém a freqüência fixa.

II-APLICAÇÕES

-Controle de motores CC

Originalmente, a energia disponível para uso industrial era apenas CC, os motores CC eram grandemente utilizados.Esta tendência se inverteu com o aparecimento de motores CA e alimentação trifásica onde hoje o mais comum é o motor de indução.

Desvantagens associadas ao uso de motores CC:

-Para a mesma potência, os motores CC são os maiores e mais caros que os motores de indução AC

-Excetuando motores pequenos, há necessidade de controlar o excesso de corrente na partida de motores CC

-Os motores CC requerem maior manutenção que os motores de indução, dado o desgaste das escovas

-As escovas faíscam impedindo o uso de motores CC em aplicações onde a presença de gases combustíveis requer o uso de motores à prova de explosão

Vantagens associadas ao uso de motores CC:

-Elevado conjugado de partida, ideal para fins de tração elétrica -O controle preciso e contínuo da velocidade por uma ampla faixa de

variação -Maior simplicidade e menor custo dos sistemas de controle de motores

CC em relação aos motores de indução AC, para obter o mesmo desempenho.

Controle de motores AC

Vantagens do acionamento AC

-Grande variedade de motores AC padrões disponíveis -Baixa inércia dos motores de indução, resposta dinâmica melhor -Faixa de velocidade permitida -Boa regulação de velocidade (freqüência de saída dos conversores

independente da carga) -Excelente regulação de velocidade mesmo com à malha aberta.

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-Facilidade de sincronizar o acionamento de múltiplos motores

Contator e relé de estado sólido

O contator é um dispositivo que conecta (liga) ou isola (desliga) uma carga à/ou da fonte.Pode ser implementado com triac para baixa potência e com dois tireistores para aplicações de maior potência.

O contactor mecânico precisa de um intervalo de tempo para operar que pode se estender de um a até alguns ciclos. Os dispositivos semicondutores conduzem imediatamente após o disparo ser recebido no gatilho e por controles apropriados no circuito de disparo, a condução pode ser sincronizada com qualquer ângulo desejado dentro do ciclo.

Para manter o dispositivo conduzindo, são necessários pulsos de disparo contínuos no gatilho, ou disparar novamente a cada ciclo, ou seja, a cada passagem por zero da corrente.O desligamento ocorre na corrente zero, pois os dispositivos semicondutores desligam na primeira passagem por zero, após a retirada dos pulsos de disparo.

O contator mecânico produz um arco quando os contatos abrem e isto pode ser evitado desligando no zero da corrente quando a abertura dos mesmos é suficiente para manter o circuito aberto.

A queda de tensão no tiristor (ou trac) em condução resultará em geração de calor, necessitando resfriamento; entretanto, é possível curto-circuitar o tiristor, colocando um contato mecânico em paralelo.Apenas no início do chaveamento a corrente passa pelos tiristores, nos outros instantes a chave mecânica conduz a corrente de carga, evitando perdas excessivas.

As vantagens do contator semicondutor são a velocidade de resposta, a precisão no tempo de chaveamento, a não necessidade de manutenções de rotina e a ausência de ruídos. Tudo que foi dito acima para contatores é valido também para relés de estado sólido.

Aquecimento

Uma carga de aquecimento por resistência pode ser controlada para diferentes níveis de potência pelo uso do triac. Em aplicações onde existem elevados níveis de potência ou de tensão que impedem o uso do triac, podem ser usados dois tiristores em antiparalelo.

A maioria das cargas de aquecimento tem constantes de tempo térmica de vários segundos ou mais.Neste caso, ocorrem apenas pequenas variações da temperatura do aquecedor, se o controle permanecer um determinado número de ciclos desligados ou ligados.

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Com respeito à carga no sistema de alimentação, o controle do ângulo de fase será similar ao retificador controlado.O controle de ciclo integral não sofre esses problemas, e é melhor para as concessionárias de energia elétrica que seja feito esse controle.Em soldagem de pontos, onde passa uma alta corrente, por exemplo, por um segundo, pode-se usar controle de ciclo integral com tiristores conectados em antiparalelo e refrigerado a água.

Regulação de Tensão

Tiristores e triacs podem ser usados em várias configurações para controle do nível de tensão em uma carga CA.

Com cargas indutivas, a continuação da condução além da tensão zero significa que não existe controle abaixo de um acerto ângulo disparo. O início de um outro disparo só é possível após a extinção da corrente.

Uma aplicação do regulador monofásico ou trifásico consiste em controlar a tensão de entrada para um transformador, cujo secundário está conectado a um retificador (um diodo alimentando uma carga CC).

Inversores Auxiliares (NO – BREAKS)

Inversores auxiliares são muito usados para fornecer uma alimentação de emergência na freqüência de rede (50/60Hz), na eventual falta de fonte principal. O tipo de inversor auxiliar (Standby) pode requerer uma fonte ininterrupta, pois na eventual falta da rede principal, o inversor opera imediatamente sem perder a forma de onda. No tipo de inversor auxiliar de baixa demanda, uma interrupção na alimentação entre a falta na rede e o início da fonte de emergência pode ser tolerada por algum tempo.

Numa eventual falta na rede, o inversor será alimentado pela bateria evitando assim qualquer interrupção na alimentação de carga. As cargas que tipicamente necessitam de fonte interrupta são: computadores, redes de comunicação e instrumentação, essênciais em determinados processos. A bateria tem uma capacidade limitada e deverá haver, constantemente, uma carga lenta para manter a sua tensão de flutuação, com uma carga rápida após qualquer período de descarga.

Inversores auxiliares para alimentação trifásica a quatro fios são construídos a partir de três inversores monofásicos separados, alimentando o primário de três transformadores monofásicos, com um lado de cada secundário ligado, formando o neutro para alimentação trifásica. Nessa conexão de inversores trifásicos, é possível alimentar cargas desequilibradas e manter a tensão equilibrada.

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Conexões em paralelo

Em aplicações onde o requisito de corrente de um diodo, excede o valor nominal dos maiores dispositivos, é necessário conectar um certo número de diodos em paralelo.

O circuito de disparo da combinação paralela deve ter um tempo de subida tão rápido quanto possível, com os pulsos continuando por um longo período. O rápido tempo de subida garantirá que todos os tiristores comecem simultaneamente a condução.

Um problema com tiristores em paralelo ocorre se a corrente de carga cair para um baixo nível; um ou mais tiristores podem desligar se suas correntes caírem abaixo do seu nível de manutenção. Qualquer aumento subseqüente na corrente poderia, então, sobrecarregar os tiristores restantes. Uma série contínua de pulsos de disparo no gatilho durante a condução resolveria esse problema.

Conexões em série

Quando picos de tensão reversa (ou direta) de alguns milhares de volts são exigidos dos dispositivos de retificação, é necessário conectar diversos tiristores em série para equalizar(dividir) a tensão reversa.

Eletroquímica

A aplicação de eletricidade para instalação eletroquímica requer corrente contínua associada a baixa tensão. Os processos incluem eletrodeposição, extração e refino de metais por eletrolise; produção de elementos como cloro e hidrogênio e técnica eletroquímica de eletroerosão.

Eletrodeposição consiste na deposição de um metal em uma peça, imersa em um eletrólito apropriado, fazendo dela o catodo; o metal depositado é obtido de um anodo feito daquele material. As densidades de corrente são baixas em eletrodeposição, com grande espaço entre os eletrodos para garantir deposição. A quantidade de metal depositada é proporcional ao nível de corrente e tempo de sua circulação. A maioria dos processos de deposição pode tolerar ripple na corrente, portanto, tipicamente, alimentações de três pulsos podem ser usadas. Os requisitos de tensão são baixos, por exemplo, de 5 a 50v; assim, normalmente circuitos retificadores de meia onda são usados. O controle de tensão e corrente na carga pode ser feito por regulação do transformador (mudança de derivação) para um retificador a diodos ou pelo uso de tiristores.

Extração de metais como alumínio e magnésio por eletrólise requer grandes quantias de potência elétrica. Alumínio é produzido pela redução

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de óxido de alumínio (alumina) pela passagem de uma corrente contínua através de uma cuba eletrolítica (ou vaso) contendo a alumina dissolvida em creólito. O alumínio é precipitado no catodo de carbono, indo para o funda da cuba. Normalmente cada cuba requer 5V, mas, quando cai a concentração de alumina, a tensão necessária pode subir para 30V, para manter o nível da corrente. Muitas cubas são conectadas em série, de forma que, tipicamente, o retificador fornece 800V e 70kA para uma fila de cubas.

A produção em larga escala de cloro, hidrogênio e soda caustica requer, tipicamente, 50kA a 50V, necessitando conexões de meia-onda para alta eficiência com saídas de 12 ou 24 pulsos para reduzir os harmônicos no sistema de alimentação.

Muitos processos eletrolíticos (como o refino do cobre) produzem uma película de hidrogênio no catodo que aumenta a tensão da cuba. Esse hidrogênio é mais facilmente removido pela inversão freqüente da corrente por uns poucos segundos. O uso de inversor com tiristores em antiparalelo, permite facilmente inverter a corrente periodicamente. A lógica de controle tem de garantir que a corrente direta normal cessou, com todos os tiristores diretos bloqueados, antes que os tiristores inversos sejam disparados e vice-versa.

A eletro-erosão é o inverso da eletrodeposição. O material é removido proporcionalmente à densidade de corrente, que é da ordem de 1 A/mm2, com tensões da ordem de 5 a 20V para manter a corrente. O espaço é tipicamente 0,2mm com uma taxa de remoção de material de 2mm por minuto. O processo é usado para materiais duros, difíceis de serem trabalhados por métodos convencionais, pela dificuldade das formas tridimensionais, ou onde a peça pode ser distorcida ou tencionada durante o processo.

A alimentação CC para equipamentos de eletro-erosão é de baixa tensão, por exemplo, menor que 20V, em correntes na faixa de kilo-amperes. Para essa aplicação seria usado, um retificador a diodos alimentados a partir de um transformador regulado. A regulação de tensão poderia ser feita por tiristores em antiparalelo em cada uma das fases de alimentação para o transformador.

Transmissão de corrente contínua em alta tensão

Uma aplicação que requer associações de tiristores de alta-tensão nos conversores é a transmissão de corrente contínua em alta tensão (HVDC:high-voltage, direct-current).

Linhas de transmissão CC são muito mais econômicas que linhas de transmissão CA, mas facilidade com que a tensão CA pode ser alterada em nível por transformadores, aliada facilidade com que a tensão CA pode

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ser alterada em nível por transformadores, aliada a considerações sobre gerador e motor, faz o sistema CA trifásico o melhor de todos, tanto técnica quanto economicamente. Entretanto, para transmissão de potencia via terrestre ou submarina em grandes distâncias, é econômico interligar dois sistemas CA por meio de uma linha de transmissão HVDC.

Fontes chaveadas

Em faixas de potência de baixa para média, por exemplo, acima de 50W, é sempre necessário que uma fonte CC de alimentação não contenha ondulação (ripple) CA e ainda possa ser controlada em amplitude. Para essa aplicação são usados circuitos de fontes chaveadas .

A fonte chaveada é essencialmente, um conversor CC para CC com controle de amplitude da tensão de saída. Como todo equipamento de eletrônica de potência, os dispositivos semicondutores são usados em modo de chaveamento para maximizar a eficiência. Se os transistores de potência são utilizados como dispositivos de chaveamento, a freqüência de trabalho é limitada a aproximadamente 40 kHz. Usando Mosfet de potência essa freqüência pode ser aumentada para até 2MHz , dando considerável economia no tamanho dos componentes. Pela introdução de um transformador na interface de alta freqüência entre os dois elementos CC da fonte e da carga, é possível mudar o nível da tensão e dar o isolamento sempre necessário em equipamentos eletrônicos. Além disso, é possível ter dois ou mais secundários de forma a permitir diversos níveis de tensões CC de saída..

Existem numerosos circuitos com configurações diferentes para fontes chaveadas, porém as duas formas básicas são conhecidas como conversor abaixador (step-down ou buck ou forward) e conversor elevador (step-up, boost ou flyback). Os outros conversores são combinações das duas formas básicas.

As perdas podem ser consideravelmente minimizadas por arranjo de dispositivos de chaveamento para operar em um circuito ressonante, de forma que a corrente ou a tensão oscile para zero naturalmente no instante do chaveamento. Os méritos relativos do chaveamento em corrente zero e tensão zero,dependem do tipo de carga, níveis de tensão e corrente e da freqüência de chaveamento.

As fontes chaveadas tem diversas aplicações desde alimentação de computadores até sistemas de telecomunicações. Elas são usadas normalmente onde se tem variação de carga ou de tensão de entrada e a tensão de saída deve permanecer constante

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CHOPPER (DC – DC)

Obtenção de tensão DC desejada através da variação de uma resistência (alta perda de potência, baixa eficiência)

CC CC Fixo variavél

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InversorCC/CA

RetificadorCC/CA

CHOPPER ABAIXADOR

CH fechado diodo fica reversamente polarizado, aplica-se vf a carga fazendo i aumentar. CH abre o diodo de retorno conduz (polariza diretamente por causa da indutância) permitindo que a corrente de carga continua a circular e evitando a formação de arco- em CH (semicondutor, SCR ou transistor).

Forma de onda de tensão na carga (Chopper abaixador)

Pode variar ton mantendo T constante (PWM- Modulação por largura de pulso) mais usada; Mantendo ron em teff constante e varando T (Modulação em freqüência Variando tanto ton como T

Diagrama em blocos de uma fonte chaveada

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Vf

RetificadorE Filtro

Filtro de RF Elemento de chaveamento

Transformador de Potência

Capacidade de condução e

Realimentação

RetificadorE Filtro

1. “Filtra”ruídos de fora para dentro e de dentro para fora (espiras);2. Retifica a corrente alternada em contínua e tem filtro de ondulação;3. Elemento de chaveamento (diodos ou transistor MOSFET)4. Transformador passa a potência chaveada de alta freqüência do

primário para outro niveis de tensão no secundário;5. Retificador de saída e filtro faz a “potência chaveada” passar a

“potência contínua” DC na saída (filtrada);6. A realimentação faz a adequação de saída através do controle d

chaveamento;7. Circuitos auxiliares protegem a placa contra curtos circuitos,

sobretensões, e subtensões.

sto ajuda a aumentar o “stress”do diodo principal e pode-se também aumentar a freqüência de operação do circuito.

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Circuitos auxiliares e Proteção

Álgebra Booleana e eletrônica digital

Níveis podem ser “0”ou “1”. “0”e “1”representam faixas de tensão prédefenidas.

Chave aberta “0”

Valores Binários

Chave fechada “1”

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Circuitos lógicos ou circuitos digitais são circuitos que operam com apenas unidades destintas analógica de autonível Digital é valor lógicp digital números distintos

0 lógico (nível lógico 0) 1lógico (nível lógico1)Falso VerdadeiroDesligado LigadoBaixo AltoNão SimChave aberta Chave fechada

Representamos as variáveis lógicas por letras. Por exemplo A pode representar a entrada e saída de um circuito digital qualquer:A=0 ou A=1

1. Adição lógica também chamada adição OR ou simplesmente operação OR. O sinal usado para essa soma é o sinal (+) o sinal de soma.

2. Multiplexação lógica também chamada de multiplexação AND ou somente AND. O sinal usado para representa-lo é o ponto de (.). O sinal de multiplexação.

3. Complementação lógica ou inversão também chamada de operação NOT. A barra sobreposta (-)é o símbolo usado para representar esta operação.

Tabela Verdade:

A maioria dos circuitos lógicos possui diversas entradas e somente

uma saída. A tabela verdade nos mostra como a saída dos circuitos

lógicos responde a combinações dos sinais lógicos da entrada.

X=A+B

A B X0 0 00 1 11 0 11 1 1

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Obs.:1. O maior valor que x pode obter é “1, pois se trata de variável

boleana.2. X= A+B “x é igual a A ou B”

Operação OR:

1. A operação OR produz como resultado sempre que qualquer variável de entrada for 1.

2. A operação OR representa resultado “0” somente se todas as entradas forem “0”.

3. Na operação OR 1+1 = 1; 1+1+1=1 e assim por diante.

Visualização:

A ou B estiverem fechadas (lâmpada acesa)

Operação NOT:

X=A x é igual a A barrado; x é igual ao complemento de A; x é o inverso de ªO nível lógico em x=A é o oposto do sinal lógico em A

A X=A0 11 0

Exemplo: Semáforo

A X=AVerde vermelho

vermelho verdeST

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ROTEIRO DE ESTUDO Associe a primeira coluna com a segundaa) Regulação com a linha ( ) Tensão de saída não varia com a de linha b) regulação com a carga ( )Variação da tensão de saída em altas freq.c) Ripple ou ondulação ( ) Variação da tensão de saída em baixa freq.d) spike ou ruído impulsivo ( ) Pulseira de aterramento,dissipadores de calore)estabilidade ( ) Tensão de saída invariável no tempof) segurança dos dispositivos ( ) tensão de saída não varia com a carga

g)Geradores de ruído ( ) Saída CC para baixas potências, baixo custoh)Conversor AC AC ( ) Transforma AC em AC de menor frequênciai)Retificador de meia onda ( ) chaveadores de corrente, necessitam blindagemj)Capacitores e indutores de saída ( ) Filtro passa baixas para retirar ruidos da saídak) Choppers ( ) Controla potência de carga AC com fonte CCl)Inversores ou alternadores ( ) Controla potência de carga CC com fonte CC m)Cicloinversores ( ) Alimenta carga AC controlando potência

2 )Associe a primeira coluna com segundaa) Operação série de dispositivos ( ) Dois SCRs em antiparalelo b)Operação paralela ( ) Aumento da tensão máxima c) Tiristor ( ) Bipolar com acionamento por tensãod)Triac ( ) Aumento da corrente máxima e) IGBT ( ) Retificador controlado para altas correntes f)GTO ( ) SCR acionado por luz

g) Centelhador a gás ( ) Resistor que diminui com temperaturah) PTC ( ) Resistor que aumenta com temperaturai)NTC ( ) Proteção de sobretensão j) diodo retificador PN ( )Corrente num só sentido e queda de 0,7 Vk)Transistor bipolar NPN ( ) Amplificador ou chave controlada por tensãol)Mosfet de potência ( ) Amplificador ou chave controlada por corrente

3)-Responda sucintamente:

a) Quais são as características mais desejadas em um conversor chopper? Explique.

b) Qual a diferença entre regulação de linha e regulação com a carga?

c) Qual a diferença entre ripple (ondulação) e spike (ruído impulsivo)?

d) Quais as diferenças entre segurança do operador e dos dispositivos e dos equipamentos?e) Qual a diferença entre Chopper e um conjunto inversor

retificador?

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4)Responda de forma sucinta

a) Desenhe o diagrama em blocos de um NOBREAK b) Explique cada bloco em uma linha c)Quais as diferenças entre uma fonte chaveada e um Nobreak? d)Quais as diferenças entre uma fonte chaveada e um acionador de motor de passo?

1) Associe a primeira coluna com a segunda:

a) Conversor DC DC ( ) Fonte auxiliar de energia (no break)b) Conversor AC AC tudo ou nada ( ) Conversor AC- DC com regulação com a linha c) Controle de fase ( ) Controle de velocidade de motor ACd)Retificador, baterias, Inversor DC AC ( ) Controle de velocidade de motor DCe) Retificador controlado ( ) Controle de potência de fornos

2)Responda sucintamente as seguintes questões (2 a 3 linhas)

a) Por que se quer variar a potência em um carga? (pense em um motor, forno, aquecedor,etc..)b) Quais são as formas mais importantes de se variar a potência na carga?c) O que é modulação por largura de pulso (PWM) e como ela é feita em conversores?d) Por que a variar a freqüência em uma fonte altera a potência na carga e melhorar a regulação?e) O que controle de fase em acionamento de SCRs?Explique e exemplifique onde é usadof) O que é controle tudo ou nada (On Off) em tiristores? Explique e de exemplos onde se usa.

3)Dadas a forma de onda, explique: Vs (V)

141V .........................................................................................

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t (s) 8,3ms 16,6ms

a) Que tipo de conversor tem essa forma de saída? Explique.b) Qual a freqüência dessa forma de onda? Explique.

Vs (V) 283V ..................................................................................................

t (s) 8,3ms 16,6ms c)Que tipo de conversor tem essa forma de onda como saída? I )Associe a primeira coluna com segunda

a)Relé de estado sólido ( ) Variação da tensão em torno de um valor médiob)PWM ( ) SCRs atuados por luz, atuando como chavec)ON OFF ( ) Recuperação da potência da carga(esteiras, carro elétrico) d)Ondulação ( )Variação da potência pela largura do pulsoe)Regeneração ( ) Controle de potência para sistemas com alta inércia

f)Queda de Tensão junção na PN ( ) 0,7 Vg) Centelhador à gás ( ) Resistor que diminui com temperaturah) Queda de tensão na saturação ( ) Vce= 0,2 V (máxima corrente)i)NTC ( ) Proteção de sobretensão j) diodo retificador PN ( )Corrente num só sentido e queda de 0,7 V

k)Transistor bipolar NPN ( ) Amplificador ou chave controlada por tensãol)Mosfet de potência ( ) Amplificador ou chave controlada por corrente m) 555 ( ) Transistores bipolares de alta capacidade de correnten) 2N2222 , TIP 32 ( ) CI Gerador de onda quadradao) 1N4145 ( ) Diodo retificador de baixa corrente

p) CA3525, TL492 ( ) CIs para controle de PWMq) OPERATIONAL AMPLIFIER ( ) Montagem direta na placa sem pinos nos componentesr) SMT, SMD ( ) Amplificador em forma de CI

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s) Foto-acoplador ( ) Impede altas temperaturas nos componentest) Dissipadores de potência ( ) LED e Foto-transistor

II) Associe a primeira coluna com a segunda

a) Regulação com a linha ( ) Tensão de saída não varia com a de linha b) regulação com a carga ( )Variação da tensão de saída em altas freq.c) Ripple ou ondulação ( ) Variação da tensão de saída em baixa freq.d) spike ou ruído impulsivo ( ) Pulseira de aterramento,dissipadores de calore)estabilidade ( ) Tensão de saída invariável no tempof) segurança dos dispositivos ( ) tensão de saída não varia com a carga

g)Geradores de ruído ( ) Saída CC para baixas potências, baixo custoh)Conversor AC AC ( ) Transforma AC em AC de menor frequênciai)Retificador de meia onda ( ) chaveadores de corrente, necessitam blindagemj)Capacitores e indutores de saída ( ) Filtro passa baixas para retirar ruidos da saídak) Choppers ( ) Controla potência de carga AC com fonte CCl)Inversores ou alternadores ( ) Controla potência de carga CC com fonte CC m)Cicloinversores ( ) Alimenta carga AC controlando potência

n) Estabilizador eletrônico de tensão ( ) permite atuar na potência para carga rapidamenteo) Partida macia ( ) Atua em derivações do transformador p) Proteção de sobre corrente ( )Impede atingir altas correntes no circuitoq) Tacômetro / encoder ( )Impede curto circuitor) Realimentação por fotoacoplador ( ) Mede velocidade de eixo de motor

III) Responde sucintamente (1 a 3 linhas)

a) Descreva os tipos de tacômetro/encoder b) O que é inversor? Explique e de exemplos c)O que é chopper elevador e abaixador? d) O que é relé de estado sólido e para que é usado? f) O que é fonte chaveada e quais os tipos principais? Explique e de exemplos de aplicação g) Para que serve o capacitor de filtro em um retificador de saída?

IV)Você tem uma entrada de 220Vac rms com transformador 2:1 e retificador de ½ onda com carga de 1kOhm , 60Hz , sem capacitor de filtragem na saída.

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a) Qual a tensão de pico da onda retificada?b) Qual a freqüência da onda retificada?c) Qual o período da onda retificada?d) Qual é aproximadamente a corrente média na carga?e) O que acontece se o retificador for trocado por um de onda complete?f) Desenhe a forma de onda de tensão na carga com os valores encontrados para

os dois casos e para quando se coloca um capacitor na saída.

4) a) Desenhe e explique um filtro passa baixas b) Desenhe e explique o diagrama de blocos de um conversor DC – DC

1)Suponha que voce esteja no Paraguai onde a freqüência da rede é de 50 Hz, 100Vaca) Como deve ser a forma de onda de saída de um retificador de

meia onda colocado nessa rede através de um transformador 1:1. Desenhe o retificador e a forma de onda

b) Qual deve ser a forma de onda se o retificador for de onda completa? Desenhar a forma de onda com todos valores pertinentes (Vpico, periodo)

c) Sabendo que no Brasil a freqüência é de 60 Hz e que o Brasil é comprador de parte desta energia como você sugere para gerar e transmitir esta energia para o Brasil?d) Explique detalhadamente as diversas opções que teríamos no caso anterior e explique por que foi escolhida a solução existente (Itaipu)

2) Especifique os SCRs necessários para retificador controlado de a) Meia onda 20 W 100V de saída DC e parab)Onda completa 2kW 200V de saída DCc)Faça os desenhos necessários do circuito e das formas de ondad) Desenhe e explique o circuito de um nobreak (usando os circuitos dados em sala nas transparências)

3)As perguntas abaixo se referem a retificadores não controlados e controlados a)Qual cuidado teve que se tomar com a montagem de um diodo retificador na placa? b)Em termos de desempenho de circuito retificador o que é mais vantajoso usar um capacitor de pequeno valor de capacitância ou de grande valor? Explique.c) Como se deve medir a tensão na carga usando o osciloscópio. Desenhe e explique.d) Compare retificadores controlados e não controlados( desempenho, custo, aplicações).

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4)Pesquisa – Veículos elétricosa)quais as vantagens e desvantagens de um carro totalmente elétrico?b) Quais são as opções de veículos elétricos e híbridos e quais as principais dificuldades tecnológicas, de custos, de desempenho e de autonomia? c)Quais as vantagens e desvantagens em termos de impactos ambientais

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