Lista de Exercícios Resolvidos - Eletrônica de Potência - Choppers e Retificadores

Eletrônica de Potência QUESTÃO 01 Enunciado Para alimentação de processos eou máquinas industriais que necessitam de uma fonte CC variável geralmente se utilizam os circuitos choppers Quando é preciso uma variação de tensão com valores menores igual e maior do que a tensão da fonte aplicamos o circuito chopper buck boost Segue abaixo esquema desse circuito Sabendo que a carga vale 5 Ohms a fonte Vi vale 100 V e a tensão na carga deve ser 220 V e o tempo no estado ligado Ton vale 14 us pedese a Qual o ciclo de trabalho que a chave deve operar para atender a carga b Qual a frequência de chaveamento do circuito c Calcule o valor do indutor L mínimo que garanta o funcionamento em condução contínua para o ciclo de trabalho calculado d Qual ciclo de trabalho necessário para o circuito fornecer à carga uma tensão igual à da fonte Justifique por cálculos QUESTÃO 02 ENUNCIADO Dado um equipamento retificador controlado de 6 pulsos em ponte 60 Hz com os dados aqui mencionados é conectado a uma fonte de alimentação trifásica AC 220 V Considerando uma carga de 25 Ohms com uma grande componente indutiva e ângulo de disparo de 22 a ponte retificadora foi equipada com diodo de retorno em paralelo com a carga Com base nos dados acima do enunciado calcule a A tensão média de saída na carga b A corrente média de saída c A corrente eficaz na saída d A potência média na saída QUESTÃO 1 Nós temos um regulador chaveado do tipo buckboost com as seguintes informações R5Ω V i100V V O220V T ON14 μs a Para calcular o ciclo de trabalho vamos recorrer a expressão da tensão de saída do conversor buckboost V OkV i 1k 220k100 1k 1k0454 k 1454k1 k 1 1454 0687 O ciclo de trabalho para obter uma saída de 220 V é 0687 b Inicialmente vamos obter o período obtido através da definição de ciclo de trabalho kT ON T TTON k 1410 6 0687 203810 5s Portanto a frequência vale f 1 T 1 203810 549071kHz c O menor indutor que assegura a condução contínua é dado pela expressão Lmin1kR 2f Lmin 106875 24907110 3159510 5 H d Vamos aplicar novamente a expressão da tensão de saída do regulador buckboost V OkV i 1k 100k 100 1k 1kk 2k1k1 205 Para que a tensão da saída seja igual a da fonte o ciclo de trabalho deve ser de 05 QUESTÃO 2 Temos um retificador controlado de 6 pulsos em ponte f 60 Hz V 220V R25Ω A carga é altamente indutiva O ângulo de disparo vale α22 Como o ângulo de disparo é inferior a 60º a tensão de saída não se torna negativa portanto o diodo de comutação não terá função a A tensão média da saída é dada por V MÉDIA3V M π cos α V MÉDIA32220 π cos22275470V b A corrente média vale I MÉDIAV MÉDIA R 275470 25 11019 A c A tensão eficaz vale V efV M 1 2 33 4 π cos2α V ef2202 1 2 33 4 π cos44 V ef220207974277835V Portanto a corrente eficaz vale I efV ef R 277835 25 11113 A d A potência média é dada por PR I ef 2 2511113 23087705W QUESTÃO 1 Nós temos um regulador chaveado do tipo buckboost com as seguintes informações 𝑅 5 Ω 𝑉𝑖 100 𝑉 𝑉𝑂 220 𝑉 𝑇𝑂𝑁 14 𝜇𝑠 a Para calcular o ciclo de trabalho vamos recorrer a expressão da tensão de saída do conversor buckboost 𝑉𝑂 𝑘 𝑉𝑖 1 𝑘 220 𝑘 100 1 𝑘 1 𝑘 0454 𝑘 1454 𝑘 1 𝑘 1 1454 0687 O ciclo de trabalho para obter uma saída de 220 V é 0687 b Inicialmente vamos obter o período obtido através da definição de ciclo de trabalho 𝑘 𝑇𝑂𝑁 𝑇 𝑇 𝑇𝑂𝑁 𝑘 14 106 0687 2038 105 𝑠 Portanto a frequência vale 𝑓 1 𝑇 1 2038 105 49071 𝑘𝐻𝑧 c O menor indutor que assegura a condução contínua é dado pela expressão 𝐿𝑚𝑖𝑛 1 𝑘 𝑅 2𝑓 𝐿𝑚𝑖𝑛 1 0687 5 2 49071 103 1595 105 𝐻 d Vamos aplicar novamente a expressão da tensão de saída do regulador buckboost 𝑉𝑂 𝑘 𝑉𝑖 1 𝑘 100 𝑘 100 1 𝑘 1 𝑘 𝑘 2𝑘 1 𝑘 1 2 05 Para que a tensão da saída seja igual a da fonte o ciclo de trabalho deve ser de 05 QUESTÃO 2 Temos um retificador controlado de 6 pulsos em ponte 𝑓 60 𝐻𝑧 𝑉𝑖𝑛 220 𝑉 𝑅 25 Ω A carga é altamente indutiva O ângulo de disparo vale 𝛼 22 Como o ângulo de disparo é inferior a 60º a tensão de saída não se torna negativa portanto o diodo de comutação não terá função a A tensão média da saída é dada por 𝑉𝑀É𝐷𝐼𝐴 3𝑉𝑀 𝜋 cos 𝛼 𝑉𝑀É𝐷𝐼𝐴 3 2 220 𝜋 cos 22 275470 𝑉 b A corrente média vale 𝐼𝑀É𝐷𝐼𝐴 𝑉𝑀É𝐷𝐼𝐴 𝑅 275470 25 11019 𝐴 c A tensão eficaz vale 𝑉𝑒𝑓 𝑉𝑀1 2 33 4𝜋 cos 2𝛼 𝑉𝑒𝑓 220 21 2 33 4𝜋 cos 44 𝑉𝑒𝑓 220 2 07974 277835 𝑉 Portanto a corrente eficaz vale 𝐼𝑒𝑓 𝑉𝑒𝑓 𝑅 277835 25 11113 𝐴 d A potência média é dada por 𝑃 𝑅 𝐼𝑒𝑓 2 25 11113 2 3087705 𝑊