Tema 08: Aplicações Residenciais, Comerciais e

TEMA 08: APLICAÇÕES
RESIDENCIAIS, COMERCIAIS E
INDUSTRIAIS
Luiz Fernando, Joel Ferraz, Renan Travi
Sumário
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Objetivos
Introdução
Aplicação Residencial


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Aplicação Comercial

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

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No-break
Aplicação Industrial

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Reatores Eletrônicos
Fogão Elétrico de indução
Acionamento de Motores com Inversores de Frequência
Aquecedor por Indução
Soldador Elétrico
Questões
Conclusão
Referencia
Objetivos
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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
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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
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Os sistemas de eletrônica de potência consistem em
muito mais que um conversor ou inversor de
energia.
Aplicações da Eletronica de Potência
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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 Residencial
Reatores Eletrônicos
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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 Residencial
Reatores Eletrônicos

Características ideais para reatores eletrônicos:

Operar em alta frequência

Baixo custo

Tensão de ignição ser a

Poucas perdas
mínima necessária

Alto Fator de Potência
Forma de onda mais próximo

Partida rápida à lâmpada

Não apresentar ruído audível

a senóide possível

Ser pequeno e leve
Aplicação Residencial
Reatores Eletrônicos

Reator Convencional de partida rápida
Esquemático do circuito
Circuito Simplificado
Aplicação Residencial
Reatores Eletrônicos

Proposta de um reator de baixo custo e alto Fator
de Potência
Aplicação Residencial
Fogão Elétrico de indução
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Esquemático e Funcionamento:
Aplicação Comercial
No-break
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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 Comercial
No-break
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Elementos:
 Retificadores
 Conversores
 Chave
estatica
 Baterias
Aplicação Comercial
No-break
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Funcionamento:
Aplicação Industrial
Acionamento de Motores com Inversores de Frequência
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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 Industrial
Acionamento de Motores com Inversores de Frequência
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Funcionamento
Aplicação Industrial
Aquecedor por Indução
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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.
𝑥
𝐼 𝑥 = 𝐼𝑜 𝑒 −
𝛿=𝑘
𝜌
𝑓
𝛿
Aplicação Industrial
Aquecedor por Indução
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Funcionamento
Fonte de Tensão – Ressonância
em série
Fonte de Corrente –
Ressonância em paralelo
Aplicação Industrial
Soldador Elétrico
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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:
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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:
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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
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Importância da Eletrônica de Potência
Multidisciplinaridade
Referências
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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.