TEMA 08: APLICAÇÕES RESIDENCIAIS, COMERCIAIS E INDUSTRIAIS
Luiz Fernando, Joel Ferraz, Renan Travi
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
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.
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.
Sistemas Eletrônica de Potência Os sistemas de eletrônica de potência
consistem em muito mais que um conversor ou inversor de energia.
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).
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
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
Aplicação ResidencialReatores Eletrônicos
Reator Convencional de partida rápida
Esquemático do circuito Circuito Simplificado
Aplicação ResidencialReatores Eletrônicos
Proposta de um reator de baixo custo e alto Fator de Potência
Aplicação ResidencialFogão Elétrico de indução
Esquemático e Funcionamento:
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
Aplicação ComercialNo-break
Elementos: Retificadores Conversores Chave estatica Baterias
Aplicação ComercialNo-break
Funcionamento:
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
Aplicação IndustrialAcionamento de Motores com Inversores de Frequência
Funcionamento
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
Aplicação Industrial Aquecedor por Indução
Funcionamento
Fonte de Tensão – Ressonância em série
Fonte de Corrente – Ressonância em paralelo
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.
Aplicação Industrial Soldador Elétrico
Aplicação Industrial Soldador Elétrico
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
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.
Questão 2:
Figura:
Conclusão
Importância da Eletrônica de Potência Multidisciplinaridade
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.
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