Lista de Exercícios 1 (L1)

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1 1 ELETRÔNICA DE POTÊNICA II Professor: Marcio Luiz Magri Kimpara Lista de Exercícios 1 (L1) 1) Determine o valor da indutância e capacitância do conversor Boost operando no modo de condução contínuo a partir de: Po = 1200 W; Vo = 300 V; V in = 100 V; fs = 50 khz; ΔIL = 1,0 A; ΔVC = 4,0 V. 2) O que é ciclo de trabalho (duty cicle)? 3) O regulador Boost operando no modo de condução contínuo tem uma tensão de entrada de 6V. A tensão média de saída é 15V e a corrente média da carga é 0,5A. A frequência de operação é 20kHz e o indutor foi medido como sendo L = 250uH, determine: a) a razão cíclica; b) a ondulação de corrente no indutor c) o valor da capacitância para que se tenha ondulação de tensão máxima de 4% d) a indutância crítica e) a corrente média no diodo f) os fatores que podem levar o conversor para o modo descontínuo 4) O conversor Buck possui os seguintes parâmetros: Tensão de entrada de 12 V; Razão cíclica D=0,4 Carga resistiva R=2Ω; Indutor L=100uH; Capacitor C=200uF Frequência de chaveamento de 100 khz. Pede-se: a) a tensão de saída b) a ondulação de corrente no indutor c) a corrente média e máxima no indutor d) esboce as formas de onda para a corrente e tensão sobre o diodo e) esboce as formas de onda para a corrente e tensão sobre a chave f) Se todos os outros parâmetros do circuito forem mantidos sem alteração, determine a corrente de carga mínima para manter o conversor no modo de condução contínuo 5) O regulador Buck-Boost tem uma tensão de entrada de 12V. O ciclo de trabalho D=0,6 e a frequência de operação é 25KHz. A indutância L=250uH e a capacitância de filtro C=220uF. A corrente média da carga vale 1,5A. a) determine a tensão média de saída b) determine a ondulação da tensão de saída de pico a pico Vc c) a corrente máxima na chave S 6) Considere um conversor Boost com os seguintes parâmetros: Tensão de entrada igual a 12 V;

2 2 Tensão de saída igual a 48V; Corrente de carga (saída) igual a 5A Frequência de chaveamento de 40 khz. a) Esboce a forma de onda da tensão sobre o indutor; b) Determine a expressão para o ganho estático a partir da forma de onda do item (a) c) Dimensione o indutor para se tenha ondulação máxima de corrente sobre o indutor de 30%; d) Dimensione o capacitor para que o conversor apresente ondulação de tensão máxima de 3%. e) Determine a corrente média de entrada 7) Um conversor Buck opera no modo descontínuo com frequência de 50kHz e razão cíclica de 0,7. O indutor vale 20μH e o capacitor 50μF. A tensão de entrada é de 40V e a carga a ser alimentada é de 10Ω com corrente de 3,06A.. a) Determine a tensão de saída. b) Determine o valor máximo da corrente no indutor. c) Esboce as formas de onda da tensão e corrente no indutor d) Esboce as formas de onda da tensão e corrente na chave S e) Esboce as formas de onda da tensão e corrente no diodo f) Determine a nova razão cíclica caso a carga seja alterada para 6Ω 8) Considere o conversor Buck-Boost com as seguintes especificações: Tensão de entrada igual a 30 V; Tensão de saída igual a -20V; Carga R=4Ω Frequência de chaveamento de 40 khz. a) Encontre a razão cíclica (D) b) Calcule o valor da indutância L que faz com que a ondulação de corrente il seja igual a 10% do valor da corrente média il c) Determine o valor de C que proporcione o conversor operar com ondulação de tensão de 0,1V. d) Esboce as formas de onda da tensão e corrente no indutor e) Esboce as formas de onda da tensão e corrente no diodo 9) Considere um conversor elevador (Boost) em que a tensão de alimentação varia entre 18 e 24V. O conversor fornece uma tensão de 150V na saída e uma potência de 300W com frequência de chaveamento f=50khz. a) Considere o conversor a operar no MCC. Determine a gama de variação da razão cíclica. b) Estabeleça as formas de onda da corrente e da tensão na chave e no diodo para a razão cíclica máxima. Determine os valores médios das correntes na chave e no diodo. c) Determine os valores de L e de C de forma que os valores ondulações de i L e ve v O sejam menores do que 1% e 0,1% dos seus valores médios, respectivamente

3 3 TESTE SEU CONHECIMENTO - QUESTÕES DE CONCURSOS / ENADE * As questões a seguir foram retiradas exatamente como apareceram no caderno de questões dos concursos 1) (CESGRANRIO) QUESTÃO N 55 - Concurso Petrobrás Engenheiro (a) de Equipamentos Junior - Elétrica - Prova 14 Na figura acima, é apresentado o circuito de um conversor CC-CC do tipo Buck-boost. Sobre esse conversor, considere as afirmativas a seguir. I - A tensão na saída V 0 apresenta uma polaridade invertida em relação à tensão na entrada V I do conversor. II - O módulo da tensão na saída V 0 será menor que o da tensão na entrada V I, como ocorre em um conversor Buck, apenas quando o conversor Buck-boost estiver operando em modo descontínuo. III - O módulo da tensão na saída V 0 será maior que o da tensão na entrada V I, como ocorre em um conversor Boost, apenas quando o conversor Buck-boost estiver operando em modo contínuo. Está correto o que se afirma em (A) I, apenas. (B) III, apenas. (C) I e II, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III. 2) CESGRANRIO PETROBRAS DISTRIBUIDORA Engenharia Eletrônica - Questão 36 O acionamento da chave S, mostrada na figura acima, é executado de modo a se obter uma modulação por largura de pulso, com duty-cycle igual a D. Nestas condições, este circuito corresponde a um conversor CC-CC denominado Buck-Boost. Considerando o funcionamento do circuito em regime permanente, é correto afirmar que A) quando a chave S estiver fechada, o diodo d conduz. B) quando a chave S estiver aberta, o capacitor estará descarregado.

4 4 C) a tensão média sobre o indutor é igual ao valor médio da tensão de saída Vo. D) a tensão média de saída Vo é calculada por E) a tensão média de saída Vo é calculada por. 3) (ENADE 2008) - Engenharia Grupo II O circuito representado na figura acima é conhecido como conversor Buck-Boost, sendo Vi a tensão contínua da entrada e Vo, a tensão de saída. Sobre este circuito, considere as afirmações a seguir. Considerando as informações apresentadas e analisando as afirmações acima, conclui-se que (A) as duas afirmações são verdadeiras, e a segunda justifica a primeira. (B) as duas afirmações são verdadeiras, e a segunda não justifica a primeira. (C) a primeira afirmação é verdadeira, e a segunda é falsa. (D) a primeira afirmação é falsa, e a segunda é verdadeira. (E) as duas afirmações são falsas. 4) (CESGRANRIO) QUESTÃO N 49 - Concurso Petrobrás Engenheiro (a) de Equipamentos Junior - Eletrônica - Prova 7 A figura acima apresenta um conversor buck boost, que opera com modulação por largura de pulso, onde o duty cycle D = 0,6. Para uma entrada DC Vi = 15 V e considerando o funcionamento do circuito em regime permanente, o valor médio da tensão de saída Vo, em volts, é (A) 37,5 (B) 22,5 (C) 3,75 (D) 22,5 (E) 37,5

5 5 5) (CESGRANRIO 2011) - ENGENHEIRO(A) DE MANUTENÇÃO PLENO - ÊNFASE EM ELÉTRICA - PetroquímicaSuape - Companhia Petroquímica de Pernambuco - Questão n 48 O circuito mostrado na figura acima, em especial a parte limitada pelo quadro pontilhado, é um conversor CC-CC do tipo (A) Elevador (Boost) (B) Abaixador (Buck) (C) Abaixador-Elevador (Buck-Boost) (D) Cúk (E) Flyback 6) Concurso CASA DA MOEDA DO BRASIL Engenheiro Eletrônico/Manutenção Industrial - Questão n 16 - Prova 38 A figura acima ilustra um conversor DC-DC Buck-Boost que opera a 20 khz, sendo L=75μH. A capacitância C é suficientemente grande e a tensão de entrada Vd = 30 V. Se a tensão de saída Vo é 12 V e a potência consumida pela carga R é 12 W, o ciclo de trabalho (duty cycle) é (A) 0,18 (B) 0,20 (C) 0,25 (D) 0,29 (E) 0,30 7) Concurso Público Universidade Federal da Paraíba - Cargo: Técnico em Eletrônica - Eletrônica de Potência Questão 18: Com relação aos conversores estáticos, julgue as assertivas a seguir: I. Nos Choppers, o valor médio da tensão de saída pode ser variado através da modulação por largura de pulso (PWM) ou através da modulação por frequência de pulso (PFM). II. A técnica de chaveamento PWM é usada em choppers CC.

6 6 III. Na modulação por largura de pulso, a largura do pulso Ton é mantida constante, enquanto o período de chaveamento (frequência de chaveamento) varia. IV. No conversor Buck, pode haver a utilização de indutor e diodo. V. No conversor boost, a tensão de saída pode ser maior que a tensão de entrada. 8) Concurso Público Universidade Federal da Paraíba - Cargo: Técnico em Eletrônica - Eletrônica de Potência Questão 39 - Dado o conversor CC e as formas de onda da Figura abaixo, julgue as assertivas a seguir: I. Trata-se de um conversor CC/CC abaixador de tensão ou conversor boost. II. Da forma de onda do V oi, pode-se concluir que a tensão da fonte é de 250 VCC e frequência de chaveamento desse conversor é 10 khz. III. A partir das curvas V o e i o, pode-se concluir que a resistência usada como carga é de 10ohms. IV. O filtro passa baixas tem por função filtrar as componentes de alta frequência da tensão V oi, fornecendo uma tensão praticamente contínua à carga.