Lista de Exercícios de Eletrônica de Potência (08/08/2014)

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1 Lista de Exercícios de Eletrônica de Potência (08/08/2014) 1) Dado o circuito abaixo, determinar : a) O ângulo de condução de corrente no diodo; b) A corrente média na carga; c) A corrente eficaz na carga; d) A tensão média na carga; e) A tensão eficaz na carga; f) O fator de potência visto pela fonte; g) Esboce as formas de onda da corrente e da tensão na carga. Para: L = 5mH; R = 10Ω e E = 50V. 2) No circuito abaixo, considere que a indutância do indutor é grande o suficiente para manter a corrente no mesmo constante e que o circuito opera em regime estacionário. Nesta situação determinar: a) A tensão nos terminais do diodo D2; b) A tensão nos terminais do diodo D1; c) As correntes eficazes da fonte, no diodo D1 e no diodo D2; d) As correntes médias na fonte, no diodo D1 e no diodo D2; e) O fator de potência visto pela carga. Para L= ; R=5Ω e E= 100V. 3) Dado o circuito abaixo, considerando o SCR ideal, determinar : a) O ângulo de condução de corrente do SCR; b) A corrente média na carga; c) A corrente eficaz na carga; d) A tensão média na carga; e) A tensão eficaz na carga; f) O fator de potência visto pela fonte. Para: L= 2mH e R=5Ω.

2 4) Dado o circuito abaixo, considerando o SCR ideal, determinar: a) O ângulo de condução de corrente do SCR; b) A corrente média na carga; c) A corrente eficaz na carga; d) A tensão média na carga; e) A tensão eficaz na carga; f) O fator de potência visto pela fonte. Para L=5mH; R=10Ω e E= 50V. 5) Dado o circuito abaixo, considerando o SCR ideal, determinar: a) O ângulo de condução de corrente do SCR; b) A corrente média na carga; c) A corrente eficaz na carga; d) A tensão média na carga; e) A tensão eficaz na carga; f) O fator de potência visto pela fonte. Para R=2Ω e E= 100V. 6) Dado o circuito abaixo, determinar para α= 60 º: a) A corrente média na carga; b) A corrente média nos tiristores; c) A corrente média no diodo de rotação; d) A corrente eficaz do secundário do transformador; e) O fator de potência no secundário do transformador. R = 10Ω. Considere todos os semicondutores e o transformador ideais e operação com 60 Hz.

3 7) Dado o circuito abaixo, considerando o diodo ideal, determinar: a) O ângulo de condução do diodo; b) A corrente média na carga; c) A corrente eficaz na carga; d) A tensão média na carga; e) A tensão eficaz na carga; f) O fator de potência visto pela fonte; g) Esboce as formas de onda da corrente e da tensão na carga. Para R=5Ω e L= 2mH. 8) Dado o retificador controlado da figura (abaixo), esboce as formas de onda da corrente na carga, das correntes nos enrolamentos secundários do transformador e no enrolamento primário do mesmo, preservando a correspondências entre as fases das mesmas no esboço. Calcule também o valor médio da corrente na carga, os valores eficazes das correntes nos secundários do transformador e o valor eficaz no primário do mesmo. Dados V p = 330V(rms), Vs1 = Vs2 = 440V(rms), a resistência da carga tem 10Ω, a indutância da carga é zero e o ângulo de disparo dos tiristores de 45º. Considere o transformador e os diodos ideais e que a rede elétrica opera com 60Hz. 9) Repita os procedimentos exercício 1, com os mesmos dados do circuito anterior, admitindo que o indutor da carga tem indutância de 800mH. Considere ainda o trafo é ideal. Calcule também a potência aparente de especificação do transformador para a condição operacional apresentada no esquema. Resolva para a condição de regime permanente. 10) Repita os procedimentos do exercício 1, com a indutância da carga de 800mH e com o transformador apresentando indutância de dispersão Ls=5mH. Assuma que o conversor opera em regime.

4 11) No circuito da figura a seguir, as tensões primária e secundárias são iguais a 200V(rms) sendo a resistência da carga 8 Ω e a tensão da fonte E=50V. Determina a tensão indicada no voltímetro para as seguintes condições: a) O voltímetro mede valor médio; b) O voltímetro é true-rms. 12) O conversor, cujo esquema é mostrado na figura abaixo alimenta uma carga composta por um resistor de 2 Ω, um indutor L a ser adicionado a carga e uma força contra-eletromotriz de 70V. Determinar o valor mínimo do indutor de modo a manter a condução de corrente com continuidade nas condições especificadas com os tiristores disparando com 60º. Na condição, limite qual será o valor médio da corrente na carga? Considere Vp=Vs1=Vs2=220V em valores eficazes e o transformador ideal. Resolva ara a situação de regime permanente. 13) Dado o circuito esquemático da figura a seguir corresponde a uma determinada situação operacional de um retificador monofásico com carga muito indutiva onde ocorre regeneração de energia da carga para a rede elétrica. Esboce as formas de onda, o valor médio da corrente na carga, a corrente no primário do transformador, as correntes média e eficaz nos tiristores e a potência transferida para a rede elétrica. Dados: Vp =Vs1 = Vs2 = 180V, R = 0,8 Ω, E = 300V, ângulo de disparo = 145 º, L sendo uma carga muito grande ( ). Assuma que o circuito está operando em regime.

5 14) A figura abaixo mostra um conversor CA-CC operando em regime no modo de inversão sendo o resistor da carga de 0,2 Ω, o reator de filtragem de valor muito alto. Qual deverá ser a fixação do ângulo de controle se a força contra-eletromotriz E for 150V e a corrente média desejada na carga for 180A? Admita que a indutância de dispersão do transformador é 1,2mH e a resistência do mesmo praticamente nula. Considere os semicondutores e a fiação ideais. A tensão eficaz de cada secundário é 220V e a freqüência 60Hz. Esboce as formas de onda da tensão e da corrente na carga e também da tensão sobre um dos tiristores. 15) Dado o circuito cujo diagrama esquemático é mostrado na figura a seguir onde o resistor é de 10 Ω, o indutor tem reatância indutiva em 60Hz de 150 Ω, a tensão eficaz dos secundários do transformador é de 127V e o ângulo de controle dos tiristores está fixado em 30º. Considerando o transformador e o tiristores ideais calcular a corrente média na carga, nos tiristores e no diodo de bypass, assim com os valores eficazes da mesma nos mesmos elementos. Esboce as corrente nos terminais assim como a tensão aplicada na carga. 16) Dado o conversor CA-CC da figura (abaixo), admitindo que a tensão eficaz dos secundários é 100V, que a indutância da carga é de 0,5H e tem resistência desprezível e que o transformador pode ser considerado ideal, calcular a corrente média na carga para as condições: a) α= 0 o ; b) α = 120º.

6 17) O circuito da figura a seguir tem Vp=200V(rms) e Vs1=Vs2=Vs3=Vs4= 200V(rms). Para a condição do ângulo de controle de α = 90º e resistência da carga de 20Ω, calcular: a) A corrente média na carga, nos tiristores e nos diodos; b) A corrente eficaz nos tiristores e nos diodos; c) A forma de onda no diodo D 1 e no tiristor T 1. 18) Considere a estrutura da figura abaixo, funcionando em regime permanente. Determinar: a) A forma de onda da tensão V L ; b) A forma de onda da tensão V R ; c) A corrente média na carga; d) A corrente eficaz no diodo D 1 ; e) A máxima tensão reversa no diodo D 3 ; f) A potência média de saída. 19) Para o retificador trifásico abaixo, determinar: a) A forma de onda da tensão V R ; b) A tensão e a corrente média na carga; c) A corrente eficaz na carga; d) A forma de onda da tensão V R para a falha do diodo D 1 (D 1 em aberto).

7 20) O retificador trifásico abaixo é usado como carregador de um banco de baterias de 200V. A tensão de alimentação é uma rede trifásica equilibrada e simétrica com tensão de linha de 220V eficaz. A relação de transformação é de 1:1 em cada fase. A indutância L é suficientemente alta para que a ondulação de corrente na carga seja desprezível. Nestas circunstâncias, determinar: a) A forma de onda da tensão V L e da tensão sobre o indutor L; b) A tensão e a corrente média na carga; c) A potência fornecida para o banco de baterias.

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