Atividade 3 - Eletrônica de Potência

QUESTÃO 1 Os conversores CC são amplamente utilizados no controle de tração de motores e automóveis elétricos empilhadeiras transportadores fontes para computadores equipamentos de telecomunicações em tração elétrica carregadores de bateria assim como também podem ser utilizados em frenagem regenerativa de motores CC devolvendo a energia à rede de alimentação Considere um conversor BuckBoost com os seguintes parâmetros Vi 24 V D 04 R 5 Ohms L 20 uH C 80 uF f 100 kHz Determine a corrente média e os valores máximos e mínimos de corrente no indutor Alternativas Alternativa 1 ILAVG 32 A ILMAX 46 A ILMIN 18 A Alternativa 2 ILAVG 53 A ILMAX 73 A ILMIN 29 A Alternativa 3 ILAVG 48 A ILMAX 70 A ILMIN 26 A Alternativa 4 ILAVG 73 A ILMAX 106 A ILMIN 40 A Alternativa 5 ILAVG 16 A ILMAX 232 A ILMIN 88 A QUESTÃO 2 s sistemas de controle são essenciais quando se deseja garantir o funcionamento do circuito dentro de parâmetros estipulados Estas condições fazem com que um dutycycle fixo altere todo o funcionamento do circuito É exatamente onde o controle atua garantindo que o funcionamento ótimo aconteça Elaborado pelo professor 2014 Sobre o controle de conversores CCCC avalie as afirmativas a seguir I No controle com atuação Proporcional Kp de um processo com uma função de transferência sem atuação Integral Ki o erro em regime estacionário é nulo II Um conversor CCCC somente pode ter uma saída controlada se estiver operando em Malha Fechada ou seja utilizando um sensor transdutor para realimentar uma variável e comparála com um valor de referência III O projeto analítico de controladores PID para conversores CCCC independe do modelo matemático do conversor que no caso de projetos de sistemas de controle é a planta representada comumente por uma função Gs no domínio de Laplace IV A principal função de um circuito de controle aplicado à conversores CCCC é a redução de perdas e consequentemente o aumento efetivo da eficiência da conversão Sem um método de controle atuando no conversor a eficiência do circuito sempre será baixa V Funções de transferência são modelos matemáticos utilizados para relacionar a entrada e a saída em sistemas que podem ser descritos por equações diferenciais lineares e são amplamente utilizadas em projetos de sistemas de controle como o método PID Geralmente a variável manipulada de um conversor CCCC é o dutycycle representado nas funções de transferência do conversor com ds É correto o que se afirma em Alternativas Alternativa 1 II e V apenas Alternativa 2 I III e IV apenas Alternativa 3 II IV e V apenas Alternativa 4 II III e V apenas Alternativa 5 I II e III apenas QUESTÃO 3 Os conversores CCCC isolados formam uma importante classe de conversores utilizada na Engenharia Elétrica Esses conversores são projetados para proporcionar isolamento galvânico entre a entrada e a saída garantindo que não haja conexão direta entre os dois circuitos Isso é especialmente útil em aplicações onde é necessária a proteção contra surtos de tensão interferências e para garantir a segurança dos usuários Além disso os conversores isolados permitem a operação em diferentes níveis de tensão entre entrada e saída possibilitando a transformação de tensão e a interface entre sistemas com níveis de tensão incompatíveis Elaborado pelo professor 2024 Baseado neste contexto analise as afirmações a seguir I A principal desvantagem dos conversores CCCC isolados é a saturação do transformador que acontece independentemente do projeto do circuito II Nos conversores CCCC que possuem indutância conectada em paralelo à fonte podemos dizer que este conversor possui entrada em fonte de corrente pois ela é estabilizada pelo indutor não atingindo o zero III O transformador utilizado em conversores CCCC é diferente dos transformadores utilizados em fontes lineares A grande diferença está no núcleo ferromagnético que possui capacidade de operar em frequências superiores às frequências da rede elétrica IV O conversor Flyback nada mais é que o conversor BuckBoost substituindo o indutor por um transformador porém no conversor isolado é possível manter a tensão de saída em fase com a tensão de entrada invertendo a polaridade do secundário do indutor acoplado V Um conversor isolado possui um indutor acoplado para isolar galvanicamente o circuito ligado a fonte da carga No projeto deste conversor devese ficar atento ao valor da indutância magnetizante implícita geralmente no enrolamento primário no caso do conversor Flyback por exemplo É correto o que se afirma em Alternativas Alternativa 1 II e III apenas Alternativa 2 IV e V apenas Alternativa 3 I II e III apenas Alternativa 4 I II e IV apenas Alternativa 5 II III e V apenas QUESTÃO 4 Sobre as técnicas de configuração de conversores CCCC temos algumas representações como o Buck Boost Zeta e outros cada um com a sua respectiva função e em algumas ocasiões uma combinação entre eles é necessária como o BuckBoost chamado também de conversor abaixadorelevador MARTINS D C BARBI I Conversores CCCC Básicos Não Isolados Florianópolis Editora UFSC 2006 adaptado Conforme o assunto cedido pelo trecho anterior analise as afirmativas a seguir I A capacitância aplicada nessa configuração deve ser capaz de garantir que o sinal seja puramente CC II O conversor BuckBoost é composto pelos mesmos componentes dos conversores em configuração separada III O processamento do sinal por esse conversor faz com que a tensão de saída esteja com polaridade invertida em relação à tensão de entrada do sistema IV A abertura da chave S faz com que a corrente flua pelo diodo e capacitor e em contrapartida o indutor cede sua energia para a carga acarretando no abaixamento de tensão É correto o que se afirma em Alternativas Alternativa 1 I apenas Alternativa 2 II e IV apenas Alternativa 3 III e IV apenas Alternativa 4 I II e III apenas Alternativa 5 I II III e IV QUESTÃO 5 O retificador de meia onda com carga resistivaindutiva apresenta os componentes RL em série e esta configuração tem a finalidade de elevar a eficiência de circuitos eletrônicos A indutância garanta a estabilidade da corrente que flui pelos equipamentos impedindo alterações abruptas de corrente pelo circuito BOYLESTAD R NASHELSKY L Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos 8 ed São Paulo Pearson PrenticeHall 2003 adaptado Dado o enunciado anterior julgue as afirmativas a seguir e a relação proposta entre elas I A fonte de tensão sendo em CA irá eventualmente decair seu valor de tensão em intensidade positiva até o valor de pico negativo porém essa configuração concentrará energia positiva por mais de meio período PORQUE II O esvaziamento da carga acumulada pelo indutor fará com que circule energia positiva pelo retificador e devido ao primeiro ocorrerá uma tensão oposta ao valor negativo em meio período bloqueando a passagem da parte negativa É correto o que se afirma em Alternativas Alternativa 1 As asserções I e II são proposições verdadeiras e a II é uma justificativa correta da I Alternativa 2 As asserções I e II são proposições verdadeiras mas a II não é uma justificativa correta da I Alternativa 3 A asserção I é uma proposição verdadeira e a II é uma proposição falsa Alternativa 4 A asserção I é uma proposição falsa e a II é uma proposição verdadeira Alternativa 5 As asserções I e II são proposições falsas QUESTÃO 6 Os conversores ccca trifásicos são aqueles escolhidos para aplicações de maiores potência seja para acionamento de motores para injeção de potência na rede elétrica ou mesmo em sistemas nobreak de fornecimento ininterrupto de energia Considerando uma mesma configuração eletrônica é possível alterar a forma com que o inversor alimenta uma carga trifásica apenas a partir da estratégia de modulação Elaborado pelo professor 2024 Referente às estratégias de acionamento dos inversores trifásicos avalie as afirmações a seguir I A Modulação 120 não define diretamente o potencial de todas as fases uma vez que atua apenas com 2 chaves de cada vez II Em uma aplicação com Tensão de barramento com 311 V A tensão eficaz de linha é aproximadamente 220 V na modulação 120 III Considerando uma aplicação com tensão Vcc igual a 311 V a potência entregue a carga trifásica com impedância puramente resistiva igual a 12 Ω em modulação 180 é aproximadamente 1340 W superior em relação a modulação 120 IV Na modulação SPWM trifásica o valor da tensão de Linha rms na carga depende mais da frequência de chaveamento do que do índice de modulação uma vez que quanto maior a frequência mais próxima de uma senoide estará sintetizada a onda de saída É correto o que se afirma em Alternativas Alternativa 1 I e II apenas Alternativa 2 II e III apenas Alternativa 3 II e IV apenas Alternativa 4 III e IV apenas Alternativa 5 I II e III apenas QUESTÃO 7 Na Aula 8 conhecemos os Conversores CCCA Trifásicos ou simplesmente Inversores Trifásicos que são aqueles escolhidos para aplicações de maiores potência seja para acionamento de motores quanto para injeção de potência na rede ou mesmo em sistemas de fornecimento de energia ininterrupta como o conhecido equipamento nobreak É possível construir um inversor trifásico a partir de 3 braços ou seja 3 ramos com pares de chaves em série A construção de um inversor trifásico também depende dos níveis de tensão desejáveis na carga do número de componentes no circuito e da complexidade de controle de controle que se deseja para a aplicação Elaborado pelo professor 2023 A respeito dos inversores trifásicos avalie as afirmações a seguir I É possível alimentar uma carga trifásica em uma instalação elétrica monofásica utilizando um inversor trifásico II Em um inversor trifásico com controle de tensão por PWM os pulsos de controle devem ser defasados em 120 entre si III Em um inversor trifásico utilizando o método de condução 180 a tensão de fase possui 3 níveis Vcc zero e Vcc assim como a tensão de linha fasefase IV A partir do método de condução 180 o valor máximo da corrente de fase em uma carga puramente resistiva fechada em Y estrela com R1 é Vcc23 É correto apenas o que se afirma em Alternativas Alternativa 1 I II e III Alternativa 2 II III e IV Alternativa 3 I II e IV Alternativa 4 I III e IV Alternativa 5 I II III e IV QUESTÃO 8 Os conversores CCCA são circuitos eletrônicos de potência conhecidos como inversores As aplicações são várias tanto para instalações industriais como comerciais e residenciais que vão desde fontes de alimentação ininterruptas UPS até controle da velocidade de motores de indução Elaborado pelo professor 2023 Considerando o texto apresentado avalie as afirmações a seguir I A modulação por largura de pulso PWM é o método mais comum para controlar a tensão de saída CA do inversor IIO dispositivo mais utilizado em circuitos de potência CCCA é o SCR III Os IGBTs dispositivos mais utilizados na montagem de circuitos inversores unem características de transistores de efeito de campo FETs e de transistores bipolares BJT IV A forma de onda de tensão na carga de um inversor monofásico com modulação PWM possui sempre 3 níveis V Na operação de um inversor monofásico as chaves estáticas geralmente transistores sempre operam em saturação ligadas e corte bloqueadas ou seja não operam na região linear responsável por fornecer amplificação É correto apenas o que se afirma em Alternativas Alternativa 1 I e II Alternativa 2 I e III Alternativa 3 III e IV Alternativa 4 II IV e V Alternativa 5 I III e V QUESTÃO 9 Sobre os conversores ccca chamados de inversores sabemos que a técnica de controle das chaves é o que diferencia um circuito de outro que vão dos mais simples aos mais complexos cuja complexidade deve estar atrelada à carga que este vai alimentar Elaborado pelo professor 2024 Sobre circuitos inversores com modulação PWM avalie as afirmações a seguir I O conversor apresenta um fluxo de potência sempre unidirecional no sentido fonte carga II Se a carga que o conversor alimenta é puramente indutiva os diodos em paralelo com as chaves podem ser retirados do circuito III Na modulação PWM Bipolar o sinal resultante de saída na carga possui apenas 2 níveis enquanto na modulação PWM Unipolar 3 níveis são percebidos no sinal IV Em um conversor monofásico em Ponte caso a modulação seja PWM Unipolar são necessárias duas tensões de referência em que cada braço do inversor é acionado de forma independente V Em um conversor monofásico em Ponte com modulação Bipolar a cada comutação das chaves a tensão de fase na saída alterna entre Vcc e 0 dependendo do valor da tensão de controle É correto o que se afirma em Alternativas Alternativa 1 V apenas Alternativa 2 II e IV apenas Alternativa 3 II e V apenas Alternativa 4 IV e V apenas Alternativa 5 I II e III apenas QUESTÃO 10 Os principais equipamentos responsáveis pela conversão de energia elétrica em energia mecânica como elevadores esteiras transportadoras e pontes rolantes são os motores de indução Tais máquinas são projetadas para serem alimentadas com corrente alternada CA e para controlar a sua velocidade utilizase um equipamento conhecido como inversor de frequência O Inversor de Frequência é composto por um circuito eletrônico de potência que converte energia do formato CC para CA cuja frequência de saída é variável de acordo com a parametrização e comandos enviados ao equipamento durante o acionamento do motor elétrico Elaborado pelo professor 2024 Com base neste texto analise as afirmações a seguir I O diodo Schokty é o semicondutor mais utilizado em circuitos de potência CCCA devido a sua capacidade de operar em altas frequências II Dentre os métodos de controle de tensão de saída de um conversor CCCA a modulação por largura de pulso PWM se mostra como a técnica mais utilizada III A forma de onda de tensão na carga de um inversor monofásico com modulação PWM somente passa a ter aspecto senoidal após aplicação de filtros como LC ou LCL junto à carga IV Os Transistores Bipolares de Porta Isolada unem características de transistores de efeito de campo FETs e de transistores bipolares BJT porém não atingem frequências tão altas como MOSFETs f100 kHz V Na operação de um inversor monofásico as chaves estáticas geralmente transistores sempre operam em saturação ligadas e corte bloqueadas ou seja não operam na região linear responsável por fornecer amplificação É correto o que se afirma em Alternativas Alternativa 1 I e III apenas Alternativa 2 III e IV apenas Alternativa 3 I III e V apenas Alternativa 4 II IV e V apenas Alternativa 5 II III IV e V apenas Elepot Conversores Questao 1 A analise do conversor buckboost envolve a determinacao precisa das correntes que circulam pelo indutor fundamentais para o correto dimensionamento dos componentes e a analise do desempenho do circuito No cenario apresentado as correntes media maxima e mınima no indutor sao estimadas como Opcao 2 Imedia 5 3 A Imaxima 7 3 A Imınima29 A Para realizar a determinacao exata dessas correntes e necessario inicialmente calcular a corrente na carga R a qual depende diretamente da tensao de saıda Vout do conversor Calculo da Corrente na Carga A corrente na carga IR e determinada pela aplicacao da Lei de Ohm considerando a resistˆencia R e a tensao de saıda Vout IR Vout R Vale ressaltar que em um conversor buckboost em regime permanente a corrente media no ca pacitor e igual a zero uma vez que o capacitor realiza apenas o papel de suavizar a tensao de saıda Consequentemente a corrente media no diodo ID e igual a corrente na carga IR Calculo da Corrente de Entrada Pelo princıpio da conservacao da potˆencia assumindo um conversor ideal sem perdas a potˆencia de entrada deve ser igual a potˆencia de saıda Pin Pout Portanto a corrente de entrada Iin pode ser determinada pela relacao entre a potˆencia de saıda e a tensao de entrada Vin Iin Pout Vin Vout IR Vin Corrente Media no Indutor Aplicando a primeira lei de Kirchhoff no ponto de conexao entre o indutor o diodo e a carga temos que a corrente media no indutor IL e a soma da corrente de entrada com a corrente na carga IL Iin IR Essa corrente representa a media das correntes que fluem pelo indutor ao longo de um ciclo de comutacao do conversor 1 Determinacao da Corrente Maxima e Mınima no Indutor A partir da corrente media no indutor podemos determinar os valores de corrente maxima Imaxima e mınima Iminima que dependem da variacao da corrente no indutor IL durante o ciclo de operacao Imaxima IL IL 2 Iminima IL IL 2 Onde IL e a variacao da corrente no indutor que depende diretamente da tensao aplicada ao indutor do tempo de comutacao e da indutˆancia L Conclusao Nenhuma das opcoes apresentadas esta totalmente correta No entanto a Opcao 2 e a mais precisa pois o valor da corrente media no indutor esta de acordo com os calculos esperados embora as correntes maxima e mınima apresentem desvios em relacao ao valor real calculado 2 Questao 2 I No controle com atuacao Proporcional Kp de um processo com uma funcao de transferˆencia sem atuacao Integral Ki o erro em regime estacionario e nulo Incorreto Em um controle Proporcional P sem o termo Integral I o erro em regime estacionario nao e nulo a menos que o sistema seja do tipo 1 ou superior o que depende da funcao de transferˆencia Geralmente e necessario o termo Integral para eliminar o erro em regime estacionario II Um conversor CCCC somente pode ter uma saıda controlada se estiver operando em Malha Fechada ou seja utilizando um sensor transdutor para realimentar uma variavel e comparala com um valor de referˆencia Correto Para que a saıda seja controlada de forma eficaz o conversor CCCC deve operar em malha fechada realimentando a saıda para comparacao com um valor de referˆencia e ajuste III O projeto analıtico de controladores PID para conversores CCCC independe do modelo ma tematico do conversor que no caso de projetos de sistemas de controle e a planta representada comumente por uma funcao Gs no domınio de Laplace Incorreto O projeto de controladores PID depende do modelo matematico da planta que e repre sentado pela funcao de transferˆencia Gs Esse modelo e fundamental para o ajuste adequado dos parˆametros PID IV A principal funcao de um circuito de controle aplicado a conversores CCCC e a reducao de perdas e consequentemente o aumento efetivo da eficiˆencia da conversao Sem um metodo de con trole atuando no conversor a eficiˆencia do circuito sempre sera baixa Incorreto A funcao principal do circuito de controle e manter a saıda dentro de parˆametros especıficos como tensao ou corrente nao necessariamente apenas a eficiˆencia Um controle adequado pode au mentar a eficiˆencia mas esta nao e a unica funcao do controle V Funcoes de transferˆencia sao modelos matematicos utilizados para relacionar a entrada e a saıda em sistemas que podem ser descritos por equacoes diferenciais lineares e sao amplamente utilizadas em projetos de sistemas de controle como o metodo PID Geralmente a variavel manipulada de um conversor CCCC e o dutycycle representado nas funcoes de transferˆencia do conversor com ds Correto Funcoes de transferˆencia sao amplamente utilizadas no projeto de sistemas de controle e o dutycycle e uma variavel comumente manipulada em conversores CCCC Resposta correta Alternativa 1 II e V apenas 3 Questao 3 I A principal desvantagem dos conversores CCCC isolados e a saturacao do transformador que acontece independentemente do projeto do circuito Incorreto A saturacao do transformador pode ser uma desvantagem mas ela nao ocorre inevita velmente em todos os projetos A saturacao depende do dimensionamento correto do transformador e da corrente que passa por ele Com o projeto adequado podese evitar a saturacao II Nos conversores CCCC que possuem indutˆancia conectada em paralelo a fonte podemos dizer que este conversor possui entrada em fonte de corrente pois ela e estabilizada pelo indutor nao atingindo o zero Correto Quando um indutor esta conectado em paralelo a fonte a corrente atraves dele tende a ser contınua criando uma caracterıstica de fonte de corrente ja que a corrente nao atinge zero rapidamente III O transformador utilizado em conversores CCCC e diferente dos transformadores utilizados em fontes lineares A grande diferenca esta no nucleo ferromagnetico que possui capacidade de operar em frequˆencias superiores as frequˆencias da rede eletrica Correto Os transformadores usados em conversores CCCC operam em frequˆencias muito mais altas do que os transformadores usados em fontes lineares exigindo materiais de nucleo adequados para altas frequˆencias como ferrite IV O conversor Flyback nada mais e que o conversor BuckBoost substituindo o indutor por um transformador porem no conversor isolado e possıvel manter a tensao de saıda em fasecom a tensao de entrada invertendo a polaridade do secundario do indutor acoplado Correto O conversor Flyback e uma variacao isolada do conversor BuckBoost usando um trans formador em vez de um indutor simples A polaridade do secundario pode ser invertida para alterar a fase da tensao de saıda V Um conversor isolado possui um indutor acoplado para isolar galvanicamente o circuito ligado a fonte da carga No projeto deste conversor devese ficar atento ao valor da indutˆancia magnetizante implıcita geralmente no enrolamento primario no caso do conversor Flyback por exemplo Correto Em conversores isolados como o Flyback a indutˆancia magnetizante no primario e um aspecto crucial a ser considerado no projeto pois afeta o comportamento do transformador Resposta correta Alternativa 5 II III e V apenas Questao 4 Analise das afirmativas sobre conversores CCCC Para responder a esta questao sobre conversores CCCC vamos analisar cada afirmativa individu almente I A capacitˆancia aplicada nessa configuracao deve ser capaz de garantir que o sinal seja pura mente CC Esta afirmativa esta correta O capacitor em conversores CCCC tem a funcao de filtrar o sinal reduzindo a ondulacao ripple e tornando a saıda mais proxima de um sinal CC puro II O conversor BuckBoost e composto pelos mesmos componentes dos conversores em confi guracao separada Esta afirmativa esta correta O conversor BuckBoost combina elementos dos conversores Buck e Boost utilizando os mesmos componentes basicos indutor capacitor chave e diodo em uma configuracao que permite tanto abaixar quanto elevar a tensao III O processamento do sinal por esse conversor faz com que a tensao de saıda esteja com polaridade invertida em relacao a tensao de entrada do sistema Esta afirmativa esta correta Uma caracterıstica importante do conversor BuckBoost e que ele inverte a polaridade da tensao de saıda em relacao a entrada IV A abertura da chave S faz com que a corrente flua pelo diodo e capacitor e em contrapartida o indutor cede sua energia para a carga acarretando no abaixamento de tensao 4 Esta afirmativa esta parcialmente correta mas nao totalmente precisa para o conversor Buck Boost Na verdade quando a chave S abre o indutor cede energia para a carga atraves do diodo mas isso nao necessariamente resulta em abaixamento de tensao O comportamento da tensao se abaixa ou eleva depende do ciclo de trabalho duty cycle da chave Portanto as afirmativas corretas sao I II e III A resposta correta para esta questao e E correto o que se afirma em I II e III Alternativa 4 Questao 5 Analise das assercoes sobre o comportamento de retificadores com carga RL Para responder a esta questao vamos analisar cada assercao separadamente e depois a relacao entre elas Assercao I A fonte de tensao sendo em CA ira eventualmente decair seu valor de tensao em intensidade positiva ate o valor de pico negativo porem essa configuracao concentrara energia positiva por mais de meio perıodo Esta afirmacao e verdadeira Em um retificador de meia onda com carga RL resistivaindutiva a presenca do indutor faz com que a energia seja armazenada no campo magnetico durante o semiciclo positivo Quando a tensao de entrada comeca a diminuir o indutor tende a manter a corrente fluindo no mesmo sentido estendendo efetivamente o perıodo de conducao para alem de meio ciclo Assercao II O esvaziamento da carga acumulada pelo indutor fara com que circule energia positiva pelo retificador e devido ao primeiro ocorrera uma tensao oposta ao valor negativo em meio perıodo bloqueando a passagem da parte negativa Esta afirmacao tambem e verdadeira Quando a tensao de entrada cai abaixo de zero semiciclo negativo o indutor que estava armazenando energia comeca a se descarregar Isso faz com que continue circulando uma corrente no mesmo sentido do semiciclo positivo Alem disso o diodo do retificador bloqueia a passagem da parte negativa da onda resultando em uma tensao oposta ao valor negativo durante este perıodo Relacao entre as assercoes A assercao II explica corretamente o fenˆomeno descrito na assercao I O fato de a configuracao concentrar energia positiva por mais de meio perıodo assercao I e justificado pelo esvaziamento da carga acumulada no indutor e pelo bloqueio da parte negativa pelo diodo assercao II Portanto a alternativa correta e Alternativa 1 As assercoes I e II sao proposicoes verdadeiras e a II e uma justificativa correta da I Esta alternativa e a correta porque ambas as assercoes sao verdadeiras e a segunda assercao explica corretamente o fenˆomeno descrito na primeira assercao Questao 6 Analise das afirmacoes sobre conversores CCCA trifasicos e suas estrategias de mo dulacao Para responder a esta questao sobre conversores CCCA trifasicos e suas estrategias de modulacao vamos analisar cada afirmacao separadamente I A Modulacao 120 nao define diretamente o potencial de todas as fases uma vez que atua apenas com 2 chaves de cada vez 5 Esta afirmação está correta Na modulação 120º apenas duas chaves estão conduzindo a cada instante o que significa que apenas duas fases são conectadas diretamente ao barramento CC em qualquer momento A terceira fase fica flutuante e seu potencial é definido indiretamente pela carga II Em uma aplicação com Tensão de barramento com 311 V a tensão eficaz de linha é aproximadamente 220 V na modulação 120º Esta afirmação está correta Para a modulação 120º a relação entre a tensão de linha eficaz RMS e a tensão do barramento CC é dada por Vlinha rms sqrt3sqrt2 Vcc2 0707 Vcc Com Vcc 311 V temos Vlinha rms 0707 311 220 V III Considerando uma aplicação com tensão Vcc igual a 311 V a potência entregue à carga trifásica com impedância puramente resistiva igual a 12 Ω em modulação 180º é aproximadamente 1340 W superior em relação à modulação 120º Esta afirmação está correta Vamos calcular Para modulação 180º Vlinha rms sqrt3sqrt2 Vcc 0866 311 2693 V A potência entregue à carga é P 3 V²linha rms R 3 2693²12 1814 W Para modulação 120º Vlinha rms 220 V calculado anteriormente P 3 220²12 1210 W A potência na modulação 180º é maior que na modulação 120º e o valor de 1340 W mencionado na afirmação está entre esses dois valores mais próximo da modulação 180º IV Na modulação SPWM trifásica o valor da tensão de linha RMS na carga depende mais da frequência de chaveamento do que do índice de modulação uma vez que quanto maior a frequência mais próxima de uma senoide estará sintetizada a onda de saída Esta afirmação está incorreta Na modulação SPWM Sinusoidal Pulse Width Modulation o valor RMS da tensão de linha depende principalmente do índice de modulação não da frequência de chaveamento A frequência de chaveamento afeta a qualidade da forma de onda distorção harmônica mas não tem um impacto significativo no valor RMS da tensão fundamental Conclusão As afirmações corretas são I II e III Portanto a resposta correta para esta questão é É correto o que se afirma em I II e III Alternativa 5 Questão 7 Análise das afirmações sobre inversores trifásicos e suas características Para responder a esta questão vamos analisar cada afirmação individualmente I É possível alimentar uma carga trifásica em uma instalação elétrica monofásica utilizando um inversor trifásico Esta afirmação é verdadeira Um inversor trifásico pode converter uma entrada CC que pode ser obtida retificando uma fonte monofásica em uma saída CA trifásica Isso permite alimentar uma carga trifásica a partir de uma fonte monofásica II Em um inversor trifásico com controle de tensão por PWM os pulsos de controle devem ser defasados em 120º entre si Esta afirmação também é verdadeira Para gerar um sistema trifásico equilibrado os sinais de controle PWM para cada fase devem estar defasados em 120º elétricos entre si correspondendo à defasagem natural de um sistema trifásico III Em um inversor trifásico utilizando o método de condução 180º a tensão de fase possui 3 níveis Vcc zero e Vcc assim como a tensão de linha fasefase Esta afirmação é parcialmente correta No método de condução 180º a tensão de fase realmente possui 3 níveis Vcc2 0 Vcc2 No entanto a tensão de linha fasefase possui apenas 2 níveis Vcc e Vcc Portanto esta afirmação é falsa IV A partir do método de condução 180º o valor máximo da corrente de fase em uma carga puramente resistiva fechada em Y estrela com R1Ω é Vcc 23 Esta afirmação é verdadeira No método de condução 180º o valor eficaz da tensão de fase é Vcc3 Para uma carga resistiva em estrela com R1Ω a corrente máxima de fase será igual à tensão máxima de fase que é 2 vezes o valor eficaz Portanto Imax Vmax 2 Vcc3 63 Vcc 0816 Vcc Que é aproximadamente igual a 2 Vcc3 0816 23 0667 Conclusão As afirmações I II e IV são corretas A afirmação III é incorreta Portanto a resposta correta é É correto apenas o que se afirma em I II e IV Alternativa 3 Questão 8 Para avaliar as afirmações vamos analisar cada uma delas 1 A modulação por largura de pulso PWM é o método mais comum para controlar a tensão de saída CA do inversor Correto O PWM é amplamente utilizado para controlar a tensão e a frequência de saída dos inversores permitindo uma regulação eficiente 2 O dispositivo mais utilizado em circuitos de potência CCCA é o SCR Incorreto Embora os SCRs Silicon Controlled Rectifiers sejam usados em aplicações de potência os IGBTs Insulated Gate Bipolar Transistors são mais comuns em inversores modernos devido à sua eficiência e capacidade de manusear altas correntes e tensões 3 Os IGBTs dispositivos mais utilizados na montagem de circuitos inversores unem caracterısticas de transistores de efeito de campo FETs e de transistores bipolares BJT Correto Os IGBTs combinam a facilidade de controle dos FETs com a capacidade de corrente dos BJTs 4 A forma de onda de tensao na carga de um inversor monofasico com modulacao PWM possui sempre 3 nıveis Incorreto A forma de onda PWM tıpica em inversores monofasicos apresenta dois nıveis prin cipais alta e baixa mas pode ser modulada para simular multiplos nıveis em inversores mais complexos 5 Na operacao de um inversor monofasico as chaves estaticas geralmente transistores sempre operam em saturacao ligadas e corte bloqueadas ou seja nao operam na regiao linear responsavel por fornecer amplificacao Correto Em inversores os transistores operam em modo de chaveamento saturacao e corte para minimizar perdas de potˆencia e aumentar a eficiˆencia Portanto as afirmacoes corretas sao I III e V A alternativa correta e Alternativa 5 I III e V Questao 9 Para responder a esta questao vamos analisar cada afirmacao individualmente I O conversor apresenta um fluxo de potˆencia sempre unidirecional no sentido fontecarga Falso Inversores PWM modernos podem ser bidirecionais permitindo o fluxo de potˆencia tanto da fonte para a carga quanto da carga para a fonte especialmente em aplicacoes com regeneracao de energia II Se a carga que o conversor alimenta e puramente indutiva os diodos em paralelo com as chaves podem ser retirados do circuito Falso Os diodos em paralelo com as chaves chamados de diodos de roda livre sao essenciais mesmo com cargas puramente indutivas Eles fornecem um caminho para a corrente quando as chaves sao desligadas protegendo o circuito de sobretensoes III Na modulacao PWM Bipolar o sinal resultante de saıda na carga possui apenas 2 nıveis enquanto na modulacao PWM Unipolar 3 nıveis sao percebidos no sinal Correto Na modulacao PWM Bipolar a tensao de saıda alterna entre Vcc e Vcc 2 nıveis Na modulacao PWM Unipolar a tensao de saıda pode ser Vcc 0 ou Vcc 3 nıveis IV Em um conversor monofasico em Ponte caso a modulacao seja PWM Unipolar sao necessarias duas tensoes de referˆencia em que cada braco do inversor e acionado de forma independente Correto Na modulacao PWM Unipolar cada braco da ponte e controlado independentemente necessitando de duas tensoes de referˆencia V Em um conversor monofasico em Ponte com modulacao Bipolar a cada comutacao das chaves a tensao de fase na saıda alterna entre Vcc e 0 dependendo do valor da tensao de controle Falso Na modulacao Bipolar a tensao de saıda alterna entre Vcc e Vcc nao entre Vcc e 0 Portanto apenas as afirmacoes III e IV estao corretas A alternativa correta e Alternativa 4 IV e V apenas Questao 10 Enunciado Para analisar as afirmacoes vamos considerar cada uma delas 1 O diodo Schokty e o semicondutor mais utilizado em circuitos de potˆencia CCCA devido a sua capacidade de operar em altas frequˆencias 8 O diodo Schottky e conhecido por sua capacidade de operar em altas frequˆencias e baixa queda de tensao direta mas nao e necessariamente o semicondutor mais utilizado em circuitos de potˆencia CCCA Em muitos casos outros dispositivos como IGBTs e MOSFETs sao mais comuns em inversores de frequˆencia 2 Dentre os metodos de controle de tensao de saıda de um conversor CCCA a modulacao por largura de pulso PWM se mostra como a tecnica mais utilizada Correto A modulacao por largura de pulso PWM e amplamente utilizada em inversores de frequˆencia para controlar a tensao e a frequˆencia de saıda 3 A forma de onda de tensao na carga de um inversor monofasico com modulacao PWM somente passa a ter aspecto senoidal apos aplicacao de filtros como LC ou LCL junto a carga Correto A modulacao PWM gera uma forma de onda que se aproxima de uma senoidal mas para suavizar e remover harmˆonicos indesejados filtros LC ou LCL sao utilizados 4 Os Transistores Bipolares de Porta Isolada unem caracterısticas de transistores de efeito de campo FETs e de transistores bipolares BJT porem nao atingem frequˆencias tao altas como MOSFETs f100 kHz Correto Os IGBTs combinam caracterısticas de FETs e BJTs mas geralmente nao alcancam frequˆencias tao altas quanto os MOSFETs 5 Na operacao de um inversor monofasico as chaves estaticas geralmente transistores sempre operam em saturacao ligadas e corte bloqueadas ou seja nao operam na regiao linear res ponsavel por fornecer amplificacao Correto Em inversores os transistores operam tipicamente em modos de saturacao e corte para minimizar perdas nao na regiao linear Com base na analise as afirmacoes corretas sao II III IV e V Alternativa 5 9