tema 08: aplicaÇÕes residenciais, comerciais e industriais luiz fernando, joel ferraz, renan travi
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TEMA 08: APLICAÇÕES RESIDENCIAIS, COMERCIAIS E INDUSTRIAIS
Luiz Fernando, Joel Ferraz, Renan Travi
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Sumário
Objetivos Introdução Aplicação Residencial
Reatores Eletrônicos Fogão Elétrico de indução
Aplicação Comercial No-break
Aplicação Industrial Acionamento de Motores com Inversores de Frequência Aquecedor por Indução Soldador Elétrico
Questões Conclusão Referencia
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Objetivos
Apresentar as diversas aplicações da eletrônica de potencia nas áreas residenciais, comerciais e Industriais.
Exemplificar tipos de dispositivos que utilizam sistemas de eletrônica de potencia, como retificadores e inversores.
Elaborar exercícios que possibilitem melhor compreender o tema abordado.
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Introdução
A eletrônica de potência tem a função de controlar o fluxo de potência, processando energia das fontes de alimentação disponíveis através de dispositivos semicondutores de potência, para alimentar as cargas.
Esse tecnologia no processamento da energia visa obter maior eficiência e qualidade.
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Sistemas Eletrônica de Potência Os sistemas de eletrônica de potência
consistem em muito mais que um conversor ou inversor de energia.
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Aplicações da Eletronica de Potência
Residencial e comercial: iluminação – reatores eletrônicos; computadores; equipamentos eletrônicos de entretenimento; elevadores; No-Break
Industrial: acionamento de bombas, compressores, ventiladores, máquinas ferramenta e outros motores; iluminação; aquecimento indutivo; soldagem.
Transporte: veículos elétricos; carga de baterias; locomotivas; metrô.
Sistemas Elétricos: transmissão em altas tensões CC; fontes de energia alternativa (vento, solar,etc.); armazenamento de energia.
Aeroespaciais: sistema de alimentação de satélites; sistema de alimentação de naves;
Telecomunicações: carregadores de baterias; fontes de alimentação CC; sistemas ininterruptos de energia (UPS).
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Aplicação ResidencialReatores Eletrônicos
Os reatores são os principais responsáveis pela partida e funcionamento das lâmpadas fluorescentes
Substitui o reator eletromagnético Principais Tipos:
Alto/Baixo Fator de Potência Partida Rápida/Partida Instantânea
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Aplicação ResidencialReatores Eletrônicos
Características ideais para reatores eletrônicos:
Operar em alta frequência
Tensão de ignição ser a
mínima necessária
Forma de onda mais
próximo a senóide
possível
Ser pequeno e leve
Baixo custo
Poucas perdas
Alto Fator de Potência
Partida rápida à lâmpada
Não apresentar ruído
audível
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Aplicação ResidencialReatores Eletrônicos
Reator Convencional de partida rápida
Esquemático do circuito Circuito Simplificado
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Aplicação ResidencialReatores Eletrônicos
Proposta de um reator de baixo custo e alto Fator de Potência
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Aplicação ResidencialFogão Elétrico de indução
Esquemático e Funcionamento:
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Aplicação ComercialNo-break
Dispositivo de proteção É um sistema de alimentação secundário
de energia elétrica. Principais Tipos:
No-Break Standby (off-line) Linha-Interativa On-Line Simples Conversão On-Line Dupla Conversão
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Aplicação ComercialNo-break
Elementos: Retificadores Conversores Chave estatica Baterias
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Aplicação ComercialNo-break
Funcionamento:
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Aplicação IndustrialAcionamento de Motores com Inversores de Frequência
A sua função principal é, a partir de uma alimentação com frequência fixa, prover à carga uma alimentação ajustável.
Vantagens Principais Tipos:
Inversor escalar Inversor Vetorial de Tensão Inversor Vetorial de Fluxo
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Aplicação IndustrialAcionamento de Motores com Inversores de Frequência
Funcionamento
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Aplicação Industrial Aquecedor por Indução
O aquecimento por indução é o processo de aquecimento de um objeto condutor eletricamente por indução eletromagnética , onde correntes de Foucault são gerados no interior do metal e conduz a resistência de aquecimento do metal.
Um aquecedor de indução é constituído por um eletroímã , através do qual passa uma corrente alternada de alta frequência. A frequência usado depende do tamanho do objeto, do tipo de material, do acoplamento e da profundidade de penetração.
𝐼 (𝑥 )=𝐼𝑜𝑒− 𝑥𝛿
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Aplicação Industrial Aquecedor por Indução
Funcionamento
Fonte de Tensão – Ressonância em série
Fonte de Corrente – Ressonância em paralelo
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Aplicação Industrial Soldador Elétrico
O equipamento da soldagem com eletrodo revestido consiste em uma fonte de alimentação constante de energia elétrica e o eletrodo revestido. Também faz parte o porta eletrodo, a garra para o terra os cabos elétricos de soldagem que faz a ligação dos dois a fonte de energia.
A fonte de energia tem um papel fundamental de gerar uma corrente de energia constante, mesmo tendo variações na distancia do arco e na tensão elétrica. Isto é importante porque a maioria das aplicações são manuais, exigindo destreza do operador ao segurar o porta eletrodo.
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Aplicação Industrial Soldador Elétrico
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Aplicação Industrial Soldador Elétrico
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Questão 1:
Encontre o valores do capacitor, indutor e ciclo de trabalho do elevador de tensão de um NO-BREAK com as seguintes especificações: TENSÃO DE ENTRADA: 110V RMS FREQUÊNCIA DE ENTRADA: 60 Hz TENSÃO DE SAÍDA: 110V RMS FREQUÊNCIA DE SAÍDA: 60HZ POTÊNCIA MÁXIMA: 500W Sendo que o elevador de tensão deve transformar uma
tensão de aproximadamente 50 V para 169 V
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Questão 2:
Para a bomba de calor single-speed da figura abaixo, assumindo que o período dela desligada e ligada é de 10 minutos de duração, sendo assim existem três ciclos por hora. Quando o compressor é ligado, sua saída cresce exponencialmente, atingindo 99% de sua máxima capacidade no fim do período. Uma vez o compressor desligado, o aquecimento (resfriamento) decai com uma constante de tempo pequena que pode ser considerado como instantâneo.
(A) Se a relação de potência elétrica é drenada através do intervalo ligado, calcule a perda na eficiência devido o crescimento exponencial na saída do compressor.
(B) Uma carga-proporcional capacidade modulada de bomba de calor é usada para eliminar o ciclo on-off acima. A eficiência do controlador é 96% e a eficiência do motor é inferior a 1% por causa de velocidade reduzida, a operação de carga reduzida e harmónicas do inversor, suponha que a eficiência do compressor permanece inalterada.
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Questão 2:
Figura:
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Conclusão
Importância da Eletrônica de Potência Multidisciplinaridade
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Referências
Reator Eletrônico de Baixo Custo e Alto Fator De Potência, Brioschi R. O., SBA Controle & Automação Vol. 9 no. 3 , 1998;
Anderson Soares André, Reator eletrônico para Duas Lâmpadas Fluorescentes de 110W com Controle de Luminosidade e Alto Fator de Potência, Dissertação submetida à UFSC, 1997.
Power Electronics: Converters, Applications, and Design, Mohan N., 3º edição, 2002.