Aspectos Gerais de Eletrônica: Circuitos e Aplicações

ASPECTOS GERAIS ELETRÔNICA Prof Msc Moisés H Sales moisessalessousaoutlookcom Sistemas Elétricos de Potência II UNIFAP AP março de 2022 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ ENGENHARIA ELÉTRICA PROGRAMA DA AULA 2 IntroduçãoEvolução Circuitos não lineares Forma de onda linear Aplicações da Eletrônica Analógica Transistor Bipolar de Junção Características construtivas Funcionamento como amplificador Configurações básicas Curva característica Reta de carga Circuitos de polarização Bibliografia Eletrônica Analógica II UNIFAP AP março de 2022 Circuitos lineares x nãolineares Fontes de tensão lineares e chaveadas As fontes lineares convertem a tensão alternada da rede em tensões contínuas normalmente de baixa amplitude sem o uso de componentes chaveados comutados Fontes chaveadas exercem a mesma função mas utilizam componentes comutados chaveados 3 POR QUE A ELETRÔNICA DE POTÊNCIA Eletrônica Analógica II UNIFAP AP março de 2022 Um reostato como dispositivo de controle A figura abaixo mostra um reostato controlando uma carga Quando R1 tem zero de resistência a carga recebe toda a potência Quando R1 é máxima a potência entregue à carga é praticamente igual a zero Nas aplicações em que a potência a ser controlado é grande a eficiência de conversão passa a ser importante 4 POR QUE A ELETRÔNICA ANALÓGICA Eletrônica Analógica II UNIFAP AP março de 2022 Uma chave como dispositivo de controle Na figura uma chave é usada para o controle de carga Quando a chave está ligada um máximo de potência é transferido para a carga A perda de potência é nula uma vez que não há tensão sobre ela Quando a chave está desligada não existe potência entregue a carga Da mesma maneira nesse caso não há perda de potência na chave uma vez que não passa nenhuma corrente sobre ela 5 POR QUE A ELETRÔNICA ANALÓGICA Eletrônica Analógica II UNIFAP AP março de 2022 Uma chave como dispositivo de controle O problema existente nesse método é que ao contrário do reostato a chave não pode ser colocada em posições intermediárias de modo que proporcione variação de potência No entanto podemos criar o mesmo efeito abrindo e fechando a chave periodicamente Os transistores e os SCRs usados como chaves podem abrir e fechar de maneira automática centenas de vezes por segundo 6 Eletrônica Analógica II UNIFAP AP março de 2022 POR QUE A ELETRÔNICA ANALÓGICA Fontes de tensão lineares x chaveadas Fontes lineares são mais robustas simples e fáceis de projetar podem ser mais baratas ou não são muito volumosas e pesadas Fontes chaveadas não são tão robustas mais difíceis de projetar e consertar podem ser mais baratas ou não são pequenas e leves 7 POR QUE A ELETRÔNICA ANALÓGICA Os circuitos de eletrônica de potência ou conversores como são usualmente chamados podem ser divididos nas seguintes categorias 1 Retificadores não controlados CA para CC 2 Retificadores controlados CA para CC 3 Choppers CC CC para CC 4 Controladores de tensão CA CA para CA 5 Inversores CC para CA 6 Conversores cíclicos CA para CA 7 Chaves estáticas CA para CC 8 Eletrônica de Potência Faculdade Pitágoras PA Novembro de 2020 TIPOS DE CIRCUITOS DE ELETRÔNICA ANALÓGICA Retificadores nãocontrolados CA para CC O nãocontrolado converte uma tensão alternada monofásica ou trifásica em uma tensão CC Para essa conversão de potência são usados diodos como elementos de retificação Retificadores controlados CA para CC O retificador controlado converte uma tensão alternada monofásica ou trifásica em uma tensão CC variável Para essa conversão de potência e controle são usados SCRs como elementos de retificação Choppers CC CC para CC O chopper CC ou conversor CCCC converte uma tensão CC fixa em tensões CC variáveis Controladores de tensão CA CA para CA O controlador de tensão CA converte uma tensão CA fixa em uma tensão CA variável na mesma frequência 9 Eletrônica de Potência Faculdade Pitágoras PA Novembro de 2020 TIPOS DE CIRCUITOS DE ELETRÔNICA ANALÓGICA Inversores CC para CA O inversor converte uma tensão CC fixa em uma tensão monofásica ou trifásica CA fixa ou variável e com frequências também fixas ou variáveis Conversores cíclicos CA para CA O conversor cíclico converte uma tensão e frequência CA fixa em uma tensão e frequência CA variável Essa conversão pode ser obtida de forma indireta primeiramente por meio de uma retificação CA para CC e depois retornando para CA na frequência desejada Chaves estáticas CA para CC O dispositivo de potência SCR e triac pode ser operado como uma chave CA ou CC substituindo dessa maneira as chaves mecânicas e eletromagnéticas tradicionais 10 Eletrônica de Potência Faculdade Pitágoras PA Novembro de 2020 TIPOS DE CIRCUITOS DE ELETRÔNICA ANALÓGICA 11 Eletrônica de Potência Faculdade Pitágoras PA Novembro de 2020 TIPOS DE CIRCUITOS DE ELETRÔNICA ANALÓGICA APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA ANALÓGICA A eletrônica analógica encontra aplicações em qualquer campo que requeira conversão e controle de potência elétrica Podem ser encontrados em uma grande quantidade de equipamentos industriais ou eletrodomésticos 12 Eletrônica de Potência Faculdade Pitágoras PA Novembro de 2020 Fontes chaveadas Controle de motores de corrente contínua e alternada Conversores para soldagem Alimentação de emergência Carregadores de bateria Retificadores para eletroquímica Transmissão em corrente contínua Reatores eletrônicos Filtros ativos Compensadores estáticos Processamento de energias alternativas Amplificadores de potência Controle de temperatura Entre outras 13 Eletrônica de Potência Faculdade Pitágoras PA Novembro de 2020 APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA ANALÓGICA Fontes chaveadas 14 Eletrônica de Potência Faculdade Pitágoras PA Novembro de 2020 APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA ANALÓGICA Sistema de alimentação dos circuitos em aeronaves 15 Eletrônica de Potência Faculdade Pitágoras PA Novembro de 2020 APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA ANALÓGICA Acionamento de motores CA 16 Eletrônica de Potência Faculdade Pitágoras PA Novembro de 2020 APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA ANALÓGICA Processamento de energias eólica 17 Eletrônica de Potência Faculdade Pitágoras PA Novembro de 2020 APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA ANALÓGICA Processamento de sinais em sistemas com energia fotovoltaica 18 Eletrônica de Potência Faculdade Pitágoras PA Novembro de 2020 APLICAÇÕES DA ELETRÔNICA ANALÓGICA REFERÊNCIAS 1 BARBI I Eletrônica de potência Florianópolis Edição do Autor 2005 2 AHMED A Eletrônica de potência São Paulo Prentice Hall 2000 3 MOHAN N Power Electronic Converters Application and Design New York IEWilwy 2003 4 BARBI Ivo Projeto de Fontes Chaveadas 2ª Edição Revisada Florianópolis 2006 5 ERICKSON Robert W Fundamentals of Power Electronics New York EUA Chapman Hall 1997 19 Universidade Federal do Amapá 2022 REFERÊNCIAS Referências básicas 1 RAZAVI Behzad Fundamentos de Microeletrônica 1 ed LTC 2010 2 SEDRA Adel S Microeletrônica 5 ed PearsonPrentice Hall 2007 3 MALVINO A P Eletrônica v 2 7 ed AMGH 4 ROBERT L B Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos 8 Ed PearsonPrentice Hall Referências complementares 5 BOYLESTAD Robert L Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos 11 ed Pearson 6 MALVINO Albert P Eletrônica vol 1 Makron Books 1995 7 SHAMEH Cathleen Eletrônica para Leigos Alta Books 2010 20 Universidade Federal do Amapá 2022