Eletrônica de Potência - Campus de Paulo Afonso

UNIDADE DE ENSINO DE PAULO AFONSO
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DA BAHIA – IFBA
AUTORIZADA PELA PORTARIA/MEC Nº 105, DE 29 DE JANEIRO DE 2010 – D.O.U. 01/02/2010
AV. MARCONDES DE FERRAZ Nº 200 – CEP – 48.607-000 – PAULO AFONSO – BA
TEL/FAX – 75- 3282-1191 CNPJ/MF: 10.764.307/0011-94
PROGRAMA
DE
DISCIPLINA
Carga Horária
Teórica
60
Prática
Total
60
DISCIPLINA
Eletrônica de Potência
Créditos
04
04
DEPARTAMENTO
DIREÇÃO DE ENSINO
Curso Atendido
Pré-Requisitos
ENGENHARIA
ELÉTRICA
Eletrônica Geral
EMENTA
Características e princípios de operação de dispositivos semicondutores de potência. Tipos de comutação.
Conversores CA/CC. Conversores CC/CC. Conversores CC/CA. Comutação não dissipativa. Comutação
forçada aplicada a conversores não dissipativos CC/CC e CC/CA. Comutação quase-ressonante e
multiressonante. Considerações de projetos: proteção de dispositivos e circuitos de comando.
OBJETIVOS
Geral
Fornecer subsídios conceituais sobre dispositivos de potência (tiristores, diodos e transistores), além de
conhecimentos práticos aplicados ao desenvolvimento de protótipos utilizando esses dispositivos.
Específicos
Conhecer o funcionamento básico dos componentes Eletrônicos de Potência.
Reconhecer, analisar e compreender circuitos básicos com Dispositivos de Potência ( Tiristores, diodos,
transistores e CIs).
Implementar soluções de circuitos utilizando Dispositivos de Potência (Tiristores, diodos, transistores e
CIs).
Projetar conversores básicos para determinadas especificações;
Utilizar ferramentas de simulação de circuitos eletrônicos
Montar, descrever e relatar avaliações práticas ou simulações dos circuitos com Dispositivos de Potência (
Tiristores, diodos, transistores e CIs).
Manusear instrumentos de laboratório (Multímetro, Osciloscópio, Geradores de funções e fonte de
alimentação), respeitando normas técnicas, ambientais, de qualidade e de segurança e saúde no trabalho.
CONTEUDO PROGRAMATICO
1- Introdução a Eletrônica de Potência
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Objetivo de estudar Eletrônica de Potência
Histórico do desenvolvimento de Dispositivos de Potência
Tipos de Dispositivo de Potência utilizado como Chave Semicondutora
Comparativos entre Dispositivos (Potência, Tensão, Frequência)
Comparativo entre Chave Semicondutora Ideal e Real
Tipos de Conversores (AC-DC; DC – DC, AC –AC, DC – AC, AC - AC)
Ferramentas Matemáticas utilizadas para os cálculos (Valor de Potência, Valor Médio, Valor
RMS, Série Fourier e Transformada)
2- Estudo de Diodo de Potência e Retificadores
• Funcionamento e Características do Diodo de Potência (Tensão, Corrente, Potência, Tempo de
Recuperação Reversa, Encapsulamento)
• Cuidados e detalhes sobre Sobrecorrente, Sobretensão e Transitório (Snubber)
• Tipos de Diodo de Potência ( Padrão, Recuperação Rápida, Schottky e Carbeto de Silício)
• Detalhes sobre conexão de diodo Série e Paralelo
• Análise de Circuito em corrente contínua e alternada
• Calculo de Perdas do Diodo
• Estudo de Circuitos Retificadores Não Controlados.
o Retificação e parâmetros de Qualidade da Retificação
o Retificadores monofásicos Não Controlados tipo Meia Onda, Onda Completa (Center Tape e
Ponte) com carga R, RL e RL com diodo de retorno;
o Retificadores de Trifásicos Não Controlados tipo Meia Onda e Onda Completa tipo Ponte com
carga R e RL.
3 - Estudo dos Tiristores e Retificadores – SCR, TRIA e DIAC.
• O que é Tiristor e quais são os tipos
• Estudo do SCR:
o Simbologia, Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas do SCR (Tensão,
Corrente, Potência, Encapsulamento)
o Detalhes sobre conexão de SCR em Série e Paralelo
o Tipos de disparos (intencional, não desejado, com sinal DC, com sinal AC e com Pulso –
Transformador, fotoacoplador, UJT e Circuito Integrado TCA785).
o Tipos de circuitos de Desligamento (Comutação) do SCR
o Polarização e Análise de circuitos com SCR
o Ângulos e Calculo do valor Médio e RMS.
o Calculo de Perdas de Potência no SCR
• Estudo de Circuitos Retificadores Controlados.
o Distinção entre Retificadores Controlados e Semicontrolados
o Determinação da Tensão Normalizada
o Retificadores monofásicos Controlados tipo Meia Onda, Onda Completa (Center Tape e
Ponte) com carga R, RL e RL com diodo de retorno;
o Retificadores monofásicos Semicontrolado tipo Ponte;
o Retificadores de Trifásicos Controlados tipo Meia Onda e Onda Completa tipo Ponte.
• Estudo do DIAC:
o Simbologia, Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas do DIAC
(Tensão, Corrente, Potência, Encapsulamento)
o Polarização e Análise de circuitos com DIAC
• Estudo do TRIAC:
o Simbologia, Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas do TRIAC
(Tensão, Corrente, Potência, Encapsulamento)
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o
o
o
Polarização e Análise de circuitos com TRIAC
Controlador monofásico de Tensão AC com carga R e RL
Controlador Trifásico de Tensão AC com carga R e RL
Controlador monofásico Semicontrolado de Tensão AC com carga R e RL
Cicloconversores monofásico e trifásico.
4 - Estudo dos Transistores de Potência e Conversores – BJT, MOFET e IGBT.
• Estudo do BJT de Potência:
o Resumo sobre Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas e de
Chaveamento do BJT (Tensão, Corrente, Potência e Frequência)
o Resumo sobre Polarização e Análise de circuitos para chaveamentos considerando os limites
do BJT (cuidados em relação à: Área de Operação Segura, Sobrecorrente, Corrente Inversa,
Sobretensão e Transitório (Snubber)).
o Análise Configuração Darlington
o Calculo de Perdas de Potência no BJT
• Estudo do MOFET de Potência:
o Resumo sobre Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas e de
Chaveamento do MOSFET tipo Enriquecimento e Depleção (Tensão, Corrente, Potência e
Frequência)
o Resumo sobre Polarização e Análise de circuitos para chaveamentos considerando os limites
do MOSFET (cuidados em relação à: Área de Operação Segura, Sobrecorrente, Corrente
Inversa, Sobretensão e Transitório (Snubber)).
o Detalhes sobre conexão de MOFETs em Série e Paralelo
o Calculo de Perdas de Potência no MOFET
• Estudo do IGBT de Potência:
o Simbologia, Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas e de
Chaveamento do IGBT (Tensão, Corrente, Potência e Frequência)
o Comparativo entre IGBT, BJT e MOSFET.
o Polarização e Análise de circuitos para chaveamentos considerando os limites do IGBT
(cuidados em relação à: Área de Operação Segura, Sobrecorrente, Corrente Inversa,
Sobretensão e Transitório (Snubber)).
o Calculo de Perdas de Potência no IGBT
• Estudo dos Conversores fundamentais DC-DC:
o Técnicas e Circuitos de Controle de Pulso (PWM)
o Chopper Step-down (Buck): análise e dimensionamento do circuito (Indutor e Capacitor)
o Chopper Step-up (Boost): análise e dimensionamento do circuito (Indutor e Capacitor)
o Chopper Buck-Boost: análise e dimensionamento do circuito (Indutor e Capacitor)
o Topologias de conversores operando com comutação ressonante, quase-ressonante e
multiressonante.
• Estudo dos Inversores (Conversores DC-AC):
o Inversor de tensão monofásico: meia ponte e ponte completa
o Técnicas e Circuitos de Controle de Pulso (PWM)
o Inversor de tensão trifásico: condução por 120° ou 180°
METODOLOGIA
A proposta metodológica da disciplina busca a interação dos alunos e a articulação com outras disciplinas
do curso permitindo assim, dinamização das aulas, envolvendo-os com análises e discussões de textos,
debates, aulas expositivas e dialogadas, prática de pesquisa, apresentações orais e escrita dos trabalhos
técnicos e científicos:
• Aulas teóricas expositivas;
• Aulas práticas de resolução de exercícios;
• Desenvolvimento de trabalhos em grupo;
• Relatórios de visitas técnicas;
• Seminários e apresentação de trabalhos.
AVALIAÇAO
A avaliação da disciplina se desenvolverá de forma contínua e processual.
O aproveitamento individual e a capacidade de interação serão considerados para avaliar o seu
aproveitamento em todas as etapas da disciplina.
A nota será construída a partir de prova individual escrita e apresentação de trabalho em grupo.
A nota final compreenderá a média do somatório das notas obtidas em cada etapa do processo.
RECURSOS UTILIZADOS
Quadro branco e canetas apropriadas
Projetor multimídia
Computador conectado à internet e softwares especializados
Laboratórios didáticos
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
AHMED, Ashfaq; MACK, Eduardo Vernes. Eletrônica de potência. São Paulo: Pearson, 2011.
RASHID, Muhammmad H. Eletrônica de potência: dispositivos, circuitos e aplicações. 4. ed. São Paulo:
Pearson
MELLO, Luiz Fernando Pereira de. Projetos de fontes chaveadas: teoria e prática. Sao Paulo: Érica, 2011
FRANCHI, Claiton Moro. Inversores de frequência: teoria e aplicações. 2.ed. São Paulo: Érica, 2011.
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
ALBUQUERQUE, Rômulo Oliveira; SEABRA, Antonio Carlos. Utilizando eletrônica com AO, SRC,
TRIC, UJT, PUT, CI555, LDR, LED, IGBT e FET de potência. São Paulo: Érica, 2011.
HART, Daniel W; Eletrônica de Potência: análise e projetos de circuitos; Editora McGraw-Hill – 2012.
BARBI, Ivo; Eletrônica de Potência; Edição do Autor
BOYLESTAD, Robert; Nashelsky, Louis. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 8ª. ed. Pearson
Brasil, 2004.
SEDRA, Adel S.; SMITH, Kenneth C. Microeletrônica. 5ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007.
MALVINO, Albert Paul; BATES, David J. Eletrônica, v.1. 7. ed. São Paulo: MCGraw-Hill, 2007.
LANDER, Cyril W. Eletrônica industrial: teoria e aplicações. 2. ed. São Paulo: Makron Books, 1996.
FIGINI, Gianfranco. Eletrônica industrial: circuitos e aplicações. São Paulo: Campus, 1996. 1v.
FIGINI, Gianfranco. Eletrônica industrial: circuitos e aplicações. São Paulo: Campus, 1996. 2v.
ALBUQUERQUE, R. O.; SEABRA, A. C. Utilizando Eletrônica. 1ª. ed. São Paulo: Érica, 2009.
CAPELLI, A. Eletrônica de Potência. Rio de Janeiro: Antenna Edições Técnicas, 2006.
Coordenação de Curso
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