Inversor de Tensão

7/25/2019 Inversor de Tenso

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SERVIO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL - SENAI

CFP PEDRO MARTINS GUERRA

TCNICO EM ELETROELETRNICA

Inversor e Tens!o

No"es os #$%ores& 'on#%(#n Me)re*es O*)ve)r#

Pero +o"#r So#res e C#rv#*(o

Rone M#r,e*)no Coe*(oV)n,)$s R#.#e* os S#n%os S)*v#

/#nerson A*e0#nre N1 S)*v#

/#s()n2%on L$)3 e P)n(o

Itabira

2011


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'on#%(#n Me)re*es O*)ve)r#

Pero +o"#r So#res e C#rv#*(o

Rone M#r,e*)no Coe*(o

V)n,)$s R#.#e* os S#n%os S)*v#

/#nerson A*e0#nre N1 S)*v#

/#s()n2%on L$)3 e P)n(o

Inversor e Tens!o

Trabalho de Concluso de Curso apresentadoao SENAI Itabira, como requisito para

obteno do diploma do Curso!

"rientador# Eu$%nio &acedo Andrade

Itabira

2011

Ser'io Nacional de Aprendi(a$em Industrial SENAICentro de )ormao *ro+issional *edro &artins uerra


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LISTA DE FIGURAS

)i$ura 1 In'ersorPush-Pull!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!-

)i$ura 2 . Esquema el/trico do circuito de controle de cha'eamento do in'ersor de tenso!!!!!

)i$ura Esquema el/trico do circuito do 'oltmetro di$ital!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!3

)i$ura 4 Etapas de +uncionamento do in'ersorPush-Pull!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!10

)i$ura 5 )orma de onda das sadas do )lip.)lop 6.7 8 e 8!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!11

)i$ura 9 Sinal de tenso alternada da sada do in'ersor de tenso com um 'alor de pico de114 : e uma tenso e+ica( de 102 :!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!11

)i$ura - ;eali(ao de medio da tenso alternada +ornecida pelo in'ersor, com uma

lissipadores de calor colocados nos transistores para melhorar a troca de calor!!1

)i$ura 11 . *laca do in'ersor de tenso!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!14


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4

LISTA DE TA4ELAS

TA?E@A 1 Custos do Circuito do In'ersor de Tenso 22 :A!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!14

TA?E@A 2 Custos do Circuito do :oltmetro!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!15

TA?E@A Custo Total do *roeto 22 :A!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!15

TA?E@A 4 Custos do Circuito do In'ersor de Tenso 195 :A!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!19

TA?E@A 5 Custo Total do *roeto de 195 :A!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!19

Ser'io Nacional de Aprendi(a$em Industrial SENAICentro de )ormao *ro+issional *edro &artins uerra


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SUM5RIO

6 INTRODU7O!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!5

616 '$s%).),#%)v#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!5

618 O9:e%)vos!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!5

8 FUNDAMENTA7O TE;RICA!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!9

8161 F$n,)on#"en%o o ,)r,$)%o!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

< METODOLOGIA!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!19

= CONCLUS7O!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1-

REFER>NCIAS 4I4LIOGR5FICAS!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1

ANE?O A @ DATAS+EET DO CI !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!20

ANE?O 4 @ DATAS+EET DO CI =B8!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!22

ANE?O C @ DATAS+EET DO PIC 6FB!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2


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5

6 INTRODU7O

Neste trabalho serB abordado o proeto de um In'ersor de Tenso, sendo abran$idas as

se$uintes disciplinas#Mquinas Eltricas, Eletrnica Analgica, Eletrnica Digital, Anlise

de CircuitoseMicroprocessadores!

" in'ersor de tenso / um con'ersor estBtico, ou sea, no hB cha'eamento mec!

616 '$s%).),#%)v#

>entre tantos proetos que poderiam ser desen'ol'idos, o $rupo escolheu o in'ersor de

tenso por ser de lar$a abran$%ncia e proporcionar comodidade ao usuBrio! " in'ersor pode

ser utili(ado em qualquer 'eculo como se +osse uma tomada, podendo alimentar l


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9

8 FUNDAMENTA7O TE;RICA

"s in'ersores de tenso so con'ersores estBticos

destinados a controlar o +luo de ener$ia el/trica entre uma

)onte de Tenso Contnua e uma Car$a em CorrenteAlternada mono+Bsica ou poli+Bsica, podendo ter controle dos

n'eis do 'alor e+ica( da tenso e da +requ%ncia, dependendo

da aplicao! JNES*, K21..LD

Neste proeto, no hB o controle de tenso ou +requ%ncia pelo usuBrio! "corre sim a

'ariao da tenso de sada de acordo com a tenso de entrada! *or eemplo, quando o carro

estB em +uncionamento, a tenso de entrada / 14 :CC, equi'alente F tenso do alternador, e a

tenso de sada serB de 124 :CAM e, quando o motor do carro estB desli$ado,a tenso de entrada/ 12 :CCe a de sada, 110 :CA!

As principais aplicaes dos in'ersores de tenso so#

Acionamento de mBquinas el/tricas de corrente alternadaM

Sistemas de alimentao ininterrupta, em tenso alternada, a partir de bateriaM

Aquecimento induti'oM e

)ontes cha'eadas!

Eistem di'ersos tipos de in'ersores de tenso como, in'ersor mono+Bsico em ponte,

in'ersor mono+Bsico com ponto m/dio, in'ersor mono+Bsico com ponto m/dio a capacitor e

in'ersor tri+Bsico! JNES*, K21..LD

No caso deste proeto, o in'ersor / oPush-Pull)i$! 1D!

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-

)i$ura 1 In'ersorPush-Pull

Este circuito, um dos primeiros empre$ados industrialmente, / bem adaptado a baias+requ%ncias e baias pot%ncias como / o caso deste proeto, que tem uma +requ%ncia de

90 O( e uma corrente de sada de 200 mA 22 :AD! Caso sea necessBrio modi+icar a pot%ncia

de sada, os transistores de pot%ncia e o trans+ormador de'ero ser substitudos por outros de

maior pot%ncia e os resistores de ecitao dos primeiros transistores, recalculados!

" in'ersor de tenso apresenta as se$uintes caractersticas#

Empre$a um trans+ormador com ponto m/dio no primBrioM

Jtili(a apenas uma +onte CCM

Aplica apenas dois interruptores de pot%nciaM

A car$a / isolada da +onteM e

A +onte e os interruptores esto li$ados na mesma massa!

8161 F$n,)on#"en%o o ,)r,$)%o

" in'ersor de tenso, na con+i$urao Push-Pull, elaborado pelo $rupo, +unciona

baseado em um oscilador, cua sada estB re$ulada para uma +requ%ncia de 120 O(! " CI

utili(ado para +a(er essa oscilao / o 555! " sinal $erado em sua sada / en'iado a um )lip.

)lop CI 402-D, na con+i$urao toogle1,$erando assim dois sinais em suas sadas, de+asados

1

A con+i$urao toogleconsiste em habilitar as entradas 6 e 7 do )lip.)lop com n'el l=$ico 1! Isto +a( com queas sadas 8 e 8 alternem seus n'eis l=$icos a cada subida de clock, com uma +requ%ncia que / a metade do



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10P em uma +requ%ncia de 90 O(! Esses sinais ecitam cada hora um par de transistores

+ormado por dois TI* 1, cua +uno / aterrar uma das etremidades da bobina +a(endo com

que se alterne o sentido da corrente no lado primBrio do trans+ormador com center.tape!

A tenso de 12 : da bateria / li$ada no tape central do trans+ormador, $erando no

secundBrio uma tenso de 110 : Q 90 O(!

A +i$ura 2 mostra o esquema el/trico desta parte do in'ersor de tenso!

)i$ura 2 . Esquema el/trico do circuito de controle de cha'eamento do in'ersor de tenso

Essa tenso alternada da tomada passa por um reti+icador em ponte, +ormado por

quatro diodos 1N400-! Em se$uida, essa tenso / en'iada para um di'isor de tenso, com um

capacitor de 90 n) em paralelo, cua +uno / +iltrar as impure(as! Este sinal / mandado para

a porta anal=$ica do *IC19)-0, que, atra'/s da pro$ramao +eita, con'erte o sinal

anal=$ico em in+ormao di$ital, en'iada para o displaR de @C>, para en+im mostrar o 'alor

medido em sua tela )i$! D!

clockde entrada!


J

K

P

R

C

L

5

Vcc

4027

Q0

Q0

12

Vcc

TIP31

TIP31

12

Vcc

TIP31

TIP31

+ 12 Vcc

CI

555


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3

)i$ura Esquema el/trico do circuito do 'oltmetro di$ital

As etapas de +uncionamento do in'ersorPush-Pullesto representadas na +i$ura 4!



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10

)i$ura 4 Etapas de +uncionamento do in'ersorPush-Pull

As +ormas de onda das principais $rande(as so apresentadas nas +i$uras 5 e 9!

)i$ura 5 )orma de onda das sadas do )lip.)lop 6.7 8 e 8



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11

)i$ura 9 Sinal de tenso alternada da sada do in'ersor de tenso com um 'alor de pico de 114 : e uma tensoe+ica( de 102 :

Ap=s a ideali(ao do proeto e seus de'idos cBlculos +oram reali(ados di'ersos testes

em laborat=rio, eempli+icados nas +i$uras abaio!

)i$ura - ;eali(ao de medio da tenso alternada +ornecida pelo in'ersor, com uma l


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12

)i$ura Ensaio do in'ersor de tenso, reali(ado no laborat=rio do SENAI, recarre$ando a bateria de umcelular e alimentando uma l


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1

As placas de circuito impresso do in'ersor de tenso so mostradas abaio, nas +i$uras

10 e 11!

)i$ura 10 . >issipadores de calor colocados nos transistores para melhorar a troca de calor

)i$ura 11 . *laca do in'ersor de tenso

8181 C$s%os o Pro:e%o

A tabela abaio relaciona os preos dos componentes eletroeletrnicos utili(ados no

in'ersor de tenso elaborado, no considerando o circuito do 'oltmetro!



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TA?E@A 1 Custos do Circuito do In'ersor de Tenso 22 :A

$#n%)#e Des,r)!o Preo HRJ01 CI 555 0,9502 )us'el e porta. +us'el 1,04

01 C> 402- 1,1304 TI* 1C 4,-904 >issipadores de calor 4,-902 ;esistores de 1 U e V W 0,2001 ;esistor de 15 U e V W 0,1004 Capacitores ceriodos 1N414 0,1502 >iodos 1N400- 1,2001 Cooler 12 : -,2-01 *laca de circuito impresso 5 Y 10 cm 1,2301 Trans+ormador 12 Z 12 : de 2 A 2,33

TOTAL


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15

As tabelas 4 e 5 a se$uir apresentam os preos do circuito do in'ersor de tenso com

as modi+icaes para ele'ar a pot%ncia +ornecida ao usuBrio e o 'alor total do proeto,

respecti'amente!

TA?E@A 4 Custos do Circuito do In'ersor de Tenso 195 :A

$#n%)#e Des,r)!o Preo HRJ01 CI 555 0,9501 C> 402- 1,1302 )us'el e porta +us'el 1,0402 TI* 1C 2,

02 Transistores 2N055 5,204 >issipadores de calor 4,-902 ;esistores de 1 U e V W 0,2001 ;esistor de 15 U e V W 0,1004 Capacitores ceriodos 1N414 0,1502 >iodos 1N400- 1,2001 Cooler 12 : -,2-

01 *laca de circuito impresso 5 Y 10 cm 1,2301 Trans+ormador 12 Z 12 : de 15 A 129,00TOTAL 6


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19

*ortanto, o preo +inal do in'ersor de tenso de 22 :A, / de ;[109,9 e reali(ando as

modi+icaes para ampliar sua pot%ncia para 195:A seu custo +inal irB para ;[13-,9!



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1-

< METODOLOGIA

*ara a escolha do proeto a ser desen'ol'ido, +oi utili(ada a +erramenta de qualidade

brainstoring! )oram +eitas reunies, quando os componentes do $rupo propuseram di'ersos

proetos! " escolhido +oi o in'ersor de tenso, por apresentar maior desa+io e maior

acessibilidade! Al/m do brainstoring, outras metodolo$ias +oram utili(adas, como as

pesquisas biblio$rB+ica e documental!

>urante o desen'ol'imento do trabalho hou'e reunies e pesquisas biblio$rB+ica e

documental na internet, em li'ros, apostilas e manuais sobre o assuntoD, al/m do pr=prio

eperimento, testado no laborat=rio do SENAI e nas casas dos inte$rantes do $rupo!



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1

= CONCLUS7O

Este Trabalho de )im de Curso TCCD modi+icou a 'ida dos inte$rantes do $rupo em

'Brios aspectos! " primeiro +oi o de aprender a trabalhar em equipe, pois, al/m de con'i'er

com as outras pessoas, +oi preciso aceitar as di+erenas e limitaes de cada um! "utro

aspecto +oi a superao de todos em aprender al$o no'o e di+cil! Este proeto demandou

muito es+oro, tendo os inte$rantes que se empenharem intelectualmente para a sua

concreti(ao e se deslocarem de suas casas di'ersas 'e(es para reali(ar os eperimentos! E,

por +im, este trabalho ampliou a 'iso de todos, +a(endo.se perceber que / poss'el alcanar

obeti'os ditos imposs'eis, dependendo da 'ontade e da perse'erana que se tem!

Jma das $randes di+iculdades para reali(ar este trabalho +oi a adaptao dos horBriosde todos para a reali(ao das reunies, de'ido aos participantes trabalharem em turnos

di+erentes! " $rupo te'e ento que aprender a administrar o tempo!

"utro obstBculo +oi perceber que nem sempre a teoria / i$ual F prBtica! A equipe te'e

que buscar solues rBpidas e e+ica(es durante os testes prBticos! Al$uns componentes

eletroeletrnicos ti'eram que ser substitudos, recalculados ou ecludos do proeto! *or isso,

/ +undamental aprender a no ter medo de errar e no desistir +acilmente quando as coisas no

derem certo!

Este proeto / um prot=tipo que pode ser melhorado, diminuindo ainda mais a

quantidade de componentes, aumentando a sua capacidade de pot%ncia para suportar car$as

maiores e aper+eioando o seu design!



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REFER>NCIAS 4I4LIOGR5FICAS

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JNI:E;SI>A>E ESTA>JA@ *AJ@ISTA 6@I" >E &ES8JITA )I@O"! >epartamento

de En$enharia El/trica!Teor)# 4s),# os Inversores e Tens!o! Ilha Solteira, S*, K21..L!

Cap! 3! >ispon'el em# \http#QQ]]]!dee!+eis!unesp!brQ$raduaQelepotQcapQcap3!pd+_! Acesso

em# 0- de(! 2011!



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ANE?O A @ DATAS+EET DO CI



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ANE?O 4 @ DATAS+EET DO CI =B8



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ANE?O C @ DATAS+EET DO PIC 6FB



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Ser'io Nacional de Aprendi(a$em Industrial SENAIC d ) * +i i l H* d & i

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