UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA EEL7011 ELETRICIDADE BÁSICA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA EEL7011 ELETRICIDADE BÁSICA CIRCUITO PARA ACIONAMENTO DE LÂMPADA DE EMERGÊNCIA Equipe: Angela Crepaldi. Laís Pallaoro de Souza. Florianópolis, 18 de agosto de 2006.

2 1 INTRODUÇÃO De vez em quando ocorrem quedas de energia na rede de transmissão. Tudo o que é alimentado pela rede se desliga e é um inconveniente muito grande estar num local onde, de repente, as lâmpadas se apagam e tudo fica escuro. Com isso, pensou-se num circuito para acender uma lâmpada quando não há energia sendo fornecida pela concessionária. A lâmpada que passa a atuar nessa situação é chamada de lâmpada de emergência e um circuito no qual é possível implementar esse conceito é o objeto deste documento. 2 OBJETIVOS Apresentar um circuito para acionar uma lâmpada de emergência e descrever seu funcionamento. 3 LISTA DE EQUIPAMENTOS - Fonte de alimentação 220 Vca; - Bateria 12 Vcc; - transformador rebaixador 220 Vca/ 15 Vca; - Fusível 250 V 0,5 A; - Capacitor eletrolítico 1000 μf 35 V; - 2 capacitores 330 nf; - Retificador de sinal LM 317; - relê: tensão da bobina 12 Vcc; - transistor NPN BD 135; - transistor PNP BD 136; - 2 resistores 82 kω ½ W; - resistor 3,9 kω 1/8 W; - resistor 330 Ω 1/8 W; - resistor 100 Ω 1/8 W; - resistor 82 Ω 1/8 W; - resistor 3,3 kω 1/8 W; - diodo zener 10 V; - 6 diodos 4007; - LED; - lâmpada 12 Vcc 40 W. 4 DESENVOLVIMENTO O circuito para acionar a lâmpada de emergência deve seguir a seguinte lógica: 1) Inicialmente, estando a bateria descarregada e sem alimentação da rede, a lâmpada não deverá acender. 2) Ao ligar-se o circuito à fonte de alimentação a lâmpada não deverá acender e a bateria deverá ser carregada. 3) Se a rede estiver fornecendo energia e a bateria estiver carregada a lâmpada não deverá acender. 4) Quando houver queda de tensão na rede e a bateria estiver carregada a lâmpada deverá acender. EEL7011 Eletricidade Básica 2006/1. 2

3 5) Caso retorne a energia à rede, então a lâmpada deverá se apagar; 6) Caso demore muito para a rede voltar a fornecer energia, então a lâmpada deverá ser desligada assim que a tensão da bateria estiver um pouco abaixo de 11 V para não prejudicar o funcionamento do relê que possui bobina de 12 V e também o restante do circuito. 7) Ao voltar a energia à rede retorna-se ao estado inicial. Segue abaixo o circuito que irá implementar essa lógica: Figura 1: circuito para acionar a lâmpada de emergência EEL7011 Eletricidade Básica 2006/1. 3

4 Descrição do funcionamento: A tensão da fornecida pela rede é de 220 Vca e deve ser convertida para 12 Vcc, para isso foi projetada a fonte que conta com um fusível para proteção do circuito, em paralelo encontra-se um dispositivo para indicar a abertura do fusível. Em seguida vem o transformador rebaixador de 220 Vca para 15 Vca. É usada uma ponte de diodo como retificador de onda completa, um capacitor de filtro e um circuito integrado retificador (LM 317) com mais dois capacitores de filtro e resistores para ajuste da tensão de saída. Após essa etapa, o sinal é de 12 Vcc. Para que se possa carregar a bateria foi colocado um resistor em série com a mesma, limitando, assim, a corrente de carga. O diodo em série com esse resistor serve para impedir que a bateria alimente a primeira parte do circuito quando não há tensão na rede. O transistor PNP ligado à saída da parte retificadora do circuito identifica se há tensão na rede. Quando há tensão, esse transistor atuará como uma chave aberta entre seu emissor e coletor impedindo a circulação da corrente através da bobina do relê mantendo o contato normalmente aberto (NA) do relê aberto, ou seja, a lâmpada não acenderá. Quando faltar tensão na rede, o transistor atuará como uma chave fechada entre coletor e o emissor. Para verificar quando a tensão na bateria está um pouco abaixo de 11 V, usou-se um diodo zener de 10 V em série com a bateria. Quando a tensão na bateria for acima de, aproximadamente, 10,7 V (tensão de ruptura do diodo zener mais tensão da junção do transistor), o diodo passará a conduzir corrente polarizando o transistor NPN que atuará como chave fechada. Caso a tensão na bateria for abaixo de 10,7 não chegará até a tensão de ruptura do diodo e o mesmo não permitirá a circulação de corrente, assim, o transistor NPN atuará como uma chave aberta impedindo que circule corrente através da bobina do relê e, portanto, não ligará a lâmpada. A lâmpada só irá acender se os transistores PNP e NPN estiverem atuando como chaves fechadas, ou seja, quando não houver tensão na saída da etapa retificadora e quando a tensão na bateria for acima de 10,7 V. Dessa maneira, haverá corrente circulando na bobina do relê fazendo com que o seu contato NA se feche permitindo a circulação de corrente através da lâmpada. Como o relê é composto por um indutor, componente que armazena carga elétrica, foi usado um diodo em anti-paralelo com a sua bobina para consumir essa energia enquanto seu circuito estiver aberto. 5 CONCLUSÕES Com este circuito apresentado é possível acionar uma carga de corrente contínua quando não há tensão na rede utilizando, para isso, uma bateria. Com a lógica implementada, o circuito torna-se capaz de saber quando existe tensão na rede ou não e também é capaz de identificar o nível de tensão na bateria para que não fique muito abaixo da tensão nominal dos componentes utilizados. Com algumas adaptações, é possível utilizar o mesmo circuito para acionar outros tipos de carga de corrente contínua com base na lógica apresentada. 6 BIBLIOGRAFIA OU REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS acessado em 12 de agosto de 2006 EEL7011 Eletricidade Básica 2006/1. 4

5 7 ANEXOS Informações sobre componentes: LM 317 Encapsulamento TO 220 I Input (Entrada) O Output (Saída) A Adjustment (Ajuste) Transistor BD 136 PNP Transistor BD 135 NPN 1 Emissor 2 Coletor ligado à parte metálica 3 - Base EEL7011 Eletricidade Básica 2006/1. 5