aula 1 - introdução
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ELETRÔNICA INDUSTRIALELETRÔNICA INDUSTRIAL
Jenner Ferreira
Engo. EletricistaEscola Politécnica da USP
Especialista em Gestão do ConhecimentoCOPPE / UFRJ
Mestre em Ciência da InformaçãoUniversidade de Brasília
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- IntroduIntroduççãoão
Controle de potência:� Conversão de energia� Acionamento de máquinas elétricas
Eletrônica de Potência – definição:
Aplicação de eletrônica de estadosólido para o controle e conversão de energia elétrica
RASHID
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- IntroduIntroduççãoão
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- IntroduIntroduççãoão
Eletrônica de potência� Baseada no chaveamento dos dispositivos semicondutores de potência� Microprocessadores e microcomputadoresmudaram conceito no controle dos dispositivos
Semicondutores ⇒⇒⇒⇒ músculo
Microeletrônica ⇒⇒⇒⇒ cérebro
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- IntroduIntroduççãoão
APLICAÇÕES
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- HistHistóóriaria
1900 – Retificador a arco de mercúrio
1948 – Transistor de silício (1a. revolução)
1956 – Retificador Controlado de Silício SCR
1958 – Tiristor (2a. revolução)
… microeletrônica …
Fim da década de 80, início de 90 novo crescimento!
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- HistHistóóriaria
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
Até 1970 tiristores convencionais eram base para controle na indústriaA partir de 70 novos foram criados
� Diodos de potência
� Tiristores
� Transistores de Junção Bipolar – BJT
� MOSFET’s de potência
� Transistor Bipolar de Porta Isolada – IGBT
� Transistor de Indução Estática – SIT
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
Diodos de potência� tipos: genérico, alta velocidade e Shottky
� genéricos: até 3000V, 3500A
� alta velocidade: até 3000V, 1000A
� Shottky: até 100V, 300A
Um diodo conduz quando Va > Vk
Queda de tensão direta: de 0,5V a 1,2V
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
Tiristor� 3 terminais: anodo, catodo e gatilho
� gatilho dispara condução desde que Va > Vk
� em condução o circuito de gatilho não tem controle
Queda de tensão direta: de 0,5V a 2V
Pode-se desligar um tiristor fazendo-se Va ≤ Vk
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
Tiristor comutado pela rede� desligamento devido à natureza senoidal
da tensão de entrada� valores nominais de até 6000V, 3500A
Queda de tensão direta: de 0,5V a 2VTiristores de comutação forçada sãodesligados por um circuito extraTempo de desligamento:
Intervalo entre o instante que a correnteprincipal é diminuída a zero e o instanteem que o tiristor suporta uma tensãoprincipal específica sem ligar novamente
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
1o. EXERCÍCIO
Os tiristores podem ser divididos em8 tipos. Caracterize tais tipos(principais dados técnicos e aplicações) ilustrando com fotos cadaum deles
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
Transistor Bipolar� utilizado com frequências abaixo de 10kHz
� até 1200V, 400A
� Possui 3 terminais: base, coletor, base
Queda de tensão direta: de 0,5V a 1,5V
Operação como chave com emissorcomum
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
MOSFET� conversores de alta velocidade
� até 1000V, 50A
� Possui 3 terminais: base, coletor, base
IGBT� Transistor de potência controlado por
tensão
� até 1200V, 400A
� frequência até 20kHz
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
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Semicondutor opera como chavecontrolada pelo gatilho (tiristor) oupela base (BJT)
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
Classificação dos dispositivos
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
A conversão de potência elétrica permiteo controle ou condicionamento de energiaelétrica
Conversores estáticos de energiarealizam a conversão
Um conversor pode ser considerado umamatriz de chaveamento
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
Classificação dos circuitos
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1. Retificadores: converte tensão CA emtensão CC fixa
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2. Conversores CA/CC: retificadorescontrolados
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3. Conversores CA/CA: tensão CA variávelde saída a partir de fonte CA fixa
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4. Conversores CC/CC: tensão média de saída controlada por ∆∆∆∆t – chopper
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5. Conversores CC/CA: tensão de saídacontrolada por ∆∆∆∆t – inversor
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ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos
PROJETO DE EQUIPAMENTOS DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
1. Projeto dos circuitos de potência
2. Proteção dos dispositivos de potência
3.Determinação da estratégia de controle
4. Projeto dos circuitos lógico e de controle
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PROJETO DE EQUIPAMENTOS DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA