Fundação Escola Técnica Liberato Salzano Vieira da Cunha Curso de Eletrônica Eletrônica de Potência Prof. Irineu Alfredo Ronconi Junior

Transcrição

1 Fundação Escola écnica Librato Salzano Viira da Cunha Curso d Eltrônica Eltrônica d Potência Prof. Irinu Alfrdo onconi Junior Introdução: O rsnt txto dvrá tratar d uma art da Eltrônica conhcida como Eltrônica d Potência Acionamntos. Entnd-s como Eltrônica d Potência a art da ltrônica qu s ddica ao studo do dsnvolvimnto d circuitos ltrônicos ara acionamntos d máquinas disositivos d chavamnto m gral. A otência nvolvida, normalmnt stá na faixa dos Watts aos Mgawatts, isto é, faz art dst studo a imlmntação d um circuito d control da luminosidad d uma lâmada, d 60W, or xmlo, bm como o rojto d uma chav d artida suav (softstatr) ara um motor d indução, qu od ncssitar otências d alguns watts até quilo-watts. D uma forma gral odmos ntndr ltrônica d otência como o dsnvolvimnto d circuitos qu acionam (ligam ou dsligam) disositivos létricos ou ltrônicos (lâmadas, máquinas, fornos, tc), isto é cargas, controlam a otência ntrgu as msmas. Dsd cdo é bom rcbr qu nst caso o control da otência ntrgu a carga, m um acionamnto, srá fito, na maioria dos casos, através do control do chavamnto. Chavs: Chavs são disositivos qu rmitm com qu um circuito létrico sja alimntado com uma corrnt, bm como rmit também a intrrução da msma. As chavs, d alicação rática, odm sr mcânicas (intrrutors d luz), ltromcânicas (rlés) ou ltrônicas (uso d disositivos smicondutors). A simbologia ara indicar stas chavs é mostrada na figura na figura.

2 Figura : Simbologia utilizada Na figura 2 tmos imagns qu corrsondm a uma chav arsntada, na figura, como S3. Figura 2: Exmlos d chavs ltro-mcânicas ambém odríamos utilizar o msmo símbolo, S3, ara chavs d stado sólido simls como é o caso do transistor biolar ou FE.

3 Figura 3: xmlo d chavs A chav como lmnto d control d otência: Na figura a sguir tmos uma comaração squmática d como srá fito o control d otência m uma carga utilizando uma chav. Est é um dos rinciais rincíios da ltrônica d otência: a tnsão média na carga dnd da frqüência do chavamnto:

4 Figura 4: Comaração ntr uma font linar uma chavada Como s od obsrvar la figura, a tnsão na carga da font linar variará d acordo com a xrssão V P L 0. tilizando-s as lis d Kirchhoff trmos, ara a font linar as sguints rlaçõs: () (2) (3) Como odmos obsrvar o otnciômtro só não consom nrgia quando stivr curto-circuitado, ara qualqur valor

5 difrnt d zro ohm o otnciômtro também dissiará nrgia. Imaginmos agora um roblma odrá sr considrado bm róximo do ral. Primiramnt utilizarmos o concito d control linar d otência utilizando um otnciômtro, dois o concito d chav. A carga é d 0Ω a font é d 00 V, com rsistência intrna muito baixa. A faixa d rsistência do otnciômtro od variar d 0 a kω. O circuito é o msmo da figura 4. Considrmos quatro situaçõs: a- 0Ω -> utilizando (3): L 00 -> P L 000W b- P 0Ω -> idm : L 50 V -> P L 500W c- P 00Ω -> idm: L (/)x00 9, V -> P L 8,26W d- P 000Ω -> idm: L (/0)x00 V -> P L 0,W Com rlação a ficiência do sistma odmos afirmar qu: 000 a- 0Ω -> P P P P L ; η ;ou 00% P b- 0Ω -> idm -> η 0, 5; ou 50% P 000 8,26 c- 00Ω -> idm -> η 0, 09; ou 9,% P 9 0, d- 000Ω -> idm -> η 0, 0; ou %. P 9,8 Substituímos agora o otnciômtro or um transistor. tilizarmos o conhcido 2N3055. A folha d dados indica os dados ncssários ara o dimnsionamnto da chav. Podmos vr qu o transistor suorta 0 A qu nst caso c val 3V. ambém odmos vrificar qu a chav abrta, s st transistor for utilizado, significa uma corrnt d fuga d 0,7mA. O control da otência s dará lo tmo d chav ligada L chav dsligada D, conform mostra a figura 04, a tnsão

6 Figura 5 art da folha d dados do 2N3055 qu atuará sobr a carga srá a tnsão média dos stados ligado dsligado. Agora a tnsão média na carga srá dado or: d (4) L L md L D - é a tnsão da font; - é o ríodo do chavamnto; - d é o ciclo (ativo) d trabalho, qu varia d 0 d. Mas, lmbr-s qu a xrssão acima dv s adquar ao caso ral qu stamos roondo aqui. a- Chav abrta ( L 0). Corrnt d fuga 0,7mA. Então, P ch 0,7mAx(00V-0,7mAx0Ω) 0,07W ou 70mW. Na carga, P L 49nW. b- Chav fchada ( D 0).O transistor stá saturado circulará or l crca d 0 A, logo trmos sobr o msmo uma quda d tnsão d crda d 3V. Então, sobr a carga a tnsão srá d 97V a corrnt no circuito d 97V/0Ω d 9,7A. Portanto a otência dissiada no transistor srá d P ch 9,7Ax3V 29, W na carga, P L

7 94W. A otência total forncida la font, P 970,W. Exrcícios: - Qu comntários são rtinnts com rlação a ficiência do uso do transistor, comarativamnt ao uso do otnciômtro? 2- Considr qu a chav transistorizada fiqu 50% do tmo ligada (50% dsligada). Calcul as otências nvolvidas a ficiência nst caso. 3- Nos casos arsntados no xmlo (ligado dsligado), odríamos considrar o transistor como uma chav idal? Justifiqu a sua rsosta. 4- Qu considraçõs odríamos ainda fazr ara aroximar mais a anális d um transistor EAL? Considr a folha d dados do 2N3055: Figura 6 art da folha d dados do 2N Considrando ainda a aroximação do disositivo ral do xrcício antrior, ara os casos d alicação m chavamnto d até 20kHz, odríamos considrar o disositivo, ainda como IDEAL?