Lista de Exercícios 1 - Batlab

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ELETRÔNICA DE POTÊNICA II
Professor: Marcio Luiz Magri Kimpara
Lista de Exercícios 1 (L1)
1) Determine o valor da indutância e capacitância do conversor Boost operando no modo de condução
contínuo a partir de: Po = 1200 W; Vo = 300 V; Vin = 100 V; fs = 50 kHz; ΔIL = 1,0 A; ΔVC = 4,0 V.
2) O que é ciclo de trabalho (duty cicle)?
3) O regulador Boost operando no modo de condução contínuo tem uma tensão de entrada de 6V. A
tensão média de saída é 15V e a corrente média da carga é 0,5A. A frequência de operação é 20kHz e o
indutor foi medido como sendo L = 250uH, determine:
a) a razão cíclica;
b) a ondulação de corrente no indutor
c) o valor da capacitância para que se tenha ondulação de tensão máxima de 4%
d) a indutância crítica
e) a corrente média no diodo
f) os fatores que podem levar o conversor para o modo descontínuo
4) O conversor Buck possui os seguintes parâmetros:
Tensão de entrada de 12 V;
Razão cíclica D=0,4
Carga resistiva R=2Ω;
Indutor L=100uH;
Capacitor C=200uF
Frequência de chaveamento de 100 kHz.
Pede-se:
a) a tensão de saída
b) a ondulação de corrente no indutor
c) a corrente média e máxima no indutor
d) esboce as formas de onda para a corrente e tensão sobre o diodo
e) esboce as formas de onda para a corrente e tensão sobre a chave
f) Se todos os outros parâmetros do circuito forem mantidos sem alteração, determine a corrente de carga
mínima para manter o conversor no modo de condução contínuo
5) O regulador Buck-Boost tem uma tensão de entrada de 12V. O ciclo de trabalho D=0,6 e a frequência
de operação é 25KHz. A indutância L=250uH e a capacitância de filtro C=220uF. A corrente média da
carga vale 1,5A.
a) determine a tensão média de saída
b) determine a ondulação da tensão de saída de pico a pico ∆Vc
c) a corrente máxima na chave S
6) Considere um conversor Boost com os seguintes parâmetros:
Tensão de entrada igual a 12 V;
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Tensão de saída igual a 48V;
Corrente de carga (saída) igual a 5A
Frequência de chaveamento de 40 kHz.
a) Esboce a forma de onda da tensão sobre o indutor;
b) Determine a expressão para o ganho estático a partir da forma de onda do item (a)
c) Dimensione o indutor para se tenha ondulação máxima de corrente sobre o indutor de 30%;
d) Dimensione o capacitor para que o conversor apresente ondulação de tensão máxima de 3%.
e) Determine a corrente média de entrada
7) Um conversor Buck opera no modo descontínuo com frequência de 50kHz e razão cíclica de 0,7. O
indutor vale 20μH e o capacitor 50μF. A tensão de entrada é de 40V e a carga a ser alimentada é de 10Ω
com corrente de 3,06A..
a) Determine a tensão de saída.
b) Determine o valor máximo da corrente no indutor.
c) Esboce as formas de onda da tensão e corrente no indutor
d) Esboce as formas de onda da tensão e corrente na chave S
e) Esboce as formas de onda da tensão e corrente no diodo
f) Determine a nova razão cíclica caso a carga seja alterada para 6Ω
8) Considere o conversor Buck-Boost com as seguintes especificações:
Tensão de entrada igual a 30 V;
Tensão de saída igual a -20V;
Carga R=4Ω
Frequência de chaveamento de 40 kHz.
a) Encontre a razão cíclica (D)
b) Calcule o valor da indutância L que faz com que a ondulação de corrente ∆iL seja igual a 10% do valor
da corrente média iL
c) Determine o valor de C que proporcione o conversor operar com ondulação de tensão de 0,1V.
d) Esboce as formas de onda da tensão e corrente no indutor
e) Esboce as formas de onda da tensão e corrente no diodo
9) Considere um conversor elevador (Boost) em que a tensão de alimentação varia entre 18 e 24V. O
conversor fornece uma tensão de 150V na saída e uma potência de 300W com frequência de
chaveamento f=50kHz.
a) Considere o conversor a operar no MCC. Determine a gama de variação da razão cíclica.
b) Estabeleça as formas de onda da corrente e da tensão na chave e no diodo para a razão cíclica
máxima. Determine os valores médios das correntes na chave e no diodo.
c) Determine os valores de L e de C de forma que os valores ondulações de iL e ve vO sejam menores do
que 1% e 0,1% dos seus valores médios, respectivamente
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TESTE SEU CONHECIMENTO - QUESTÕES DE CONCURSOS / ENADE
* As questões a seguir foram retiradas exatamente como apareceram no caderno de questões dos
concursos
1) (CESGRANRIO) QUESTÃO N° 55 - Concurso Petrobrás 2012 - Engenheiro (a) de Equipamentos Junior
- Elétrica - Prova 14
Na figura acima, é apresentado o circuito de um conversor CC-CC do tipo Buck-boost. Sobre esse
conversor, considere as afirmativas a seguir.
I - A tensão na saída V0 apresenta uma polaridade invertida em relação à tensão na entrada VI do
conversor.
II - O módulo da tensão na saída V0 será menor que o da tensão na entrada VI , como ocorre em um
conversor Buck, apenas quando o conversor Buck-boost estiver operando em modo descontínuo.
III - O módulo da tensão na saída V0 será maior que o da tensão na entrada VI , como ocorre em um
conversor Boost, apenas quando o conversor Buck-boost estiver operando em modo contínuo.
Está correto o que se afirma em
(A) I, apenas.
(B) III, apenas.
(C) I e II, apenas.
(D) II e III, apenas.
(E) I, II e III.
2) CESGRANRIO - 2008 - PETROBRAS DISTRIBUIDORA - 766 | Engenharia Eletrônica - Questão 36
O acionamento da chave S, mostrada na figura acima, é executado de modo a se obter uma modulação
por largura de pulso, com duty-cycle igual a D. Nestas condições, este circuito corresponde a um
conversor CC-CC denominado Buck-Boost. Considerando o funcionamento do circuito em regime
permanente, é correto afirmar que
A) quando a chave S estiver fechada, o diodo d conduz.
B) quando a chave S estiver aberta, o capacitor estará descarregado.
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C) a tensão média sobre o indutor é igual ao valor médio da tensão de saída Vo.
D) a tensão média de saída Vo é calculada por
E) a tensão média de saída Vo é calculada por.
3) (ENADE 2008) - Engenharia Grupo II
O circuito representado na figura acima é conhecido como conversor Buck-Boost, sendo Vi a tensão
contínua da entrada e Vo , a tensão de saída. Sobre este circuito, considere as afirmações a seguir.
Considerando as informações apresentadas e analisando as afirmações acima, conclui-se que
(A) as duas afirmações são verdadeiras, e a segunda justifica a primeira.
(B) as duas afirmações são verdadeiras, e a segunda não justifica a primeira.
(C) a primeira afirmação é verdadeira, e a segunda é falsa.
(D) a primeira afirmação é falsa, e a segunda é verdadeira.
(E) as duas afirmações são falsas.
4) (CESGRANRIO) QUESTÃO N° 49 - Concurso Petrobrás 2010 - Engenheiro (a) de Equipamentos Junior
- Eletrônica - Prova 7
A figura acima apresenta um conversor buck boost, que opera com modulação por largura de pulso, onde
o duty cycle D = 0,6. Para uma entrada DC Vi = 15 V e considerando o funcionamento do circuito em
regime permanente, o valor médio da tensão de saída Vo, em volts, é
(A) −37,5
(B) −22,5
(C) 3,75
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(D) 22,5
(E) 37,5
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5) (CESGRANRIO 2011) - ENGENHEIRO(A) DE MANUTENÇÃO PLENO - ÊNFASE EM ELÉTRICA PetroquímicaSuape - Companhia Petroquímica de Pernambuco - Questão n° 48
O circuito mostrado na figura acima, em especial a parte limitada pelo quadro pontilhado, é um conversor
CC-CC do tipo
(A) Elevador (Boost)
(B) Abaixador (Buck)
(C) Abaixador-Elevador (Buck-Boost)
(D) Cúk
(E) Flyback
6) Concurso CASA DA MOEDA DO BRASIL - 2009 - Engenheiro Eletrônico/Manutenção Industrial Questão n° 16 - Prova 38
A figura acima ilustra um conversor DC-DC Buck-Boost que opera a 20 kHz, sendo L=75μH. A
capacitância C é suficientemente grande e a tensão de entrada Vd = 30 V. Se a tensão de saída Vo é 12
V e a potência consumida pela carga R é 12 W, o ciclo de trabalho (duty cycle) é
(A) 0,18
(B) 0,20
(C) 0,25
(D) 0,29
(E) 0,30
7) Concurso Público Universidade Federal da Paraíba - Cargo: Técnico em Eletrônica - Eletrônica de
Potência - 2009
Questão 18: Com relação aos conversores estáticos, julgue as assertivas a seguir:
I. Nos Choppers, o valor médio da tensão de saída pode ser variado através da modulação por largura de
pulso (PWM) ou através da modulação por frequência de pulso (PFM).
II. A técnica de chaveamento PWM é usada em choppers CC.
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III. Na modulação por largura de pulso, a largura do pulso Ton é mantida constante, enquanto o período de
chaveamento (frequência de chaveamento) varia.
IV. No conversor Buck, pode haver a utilização de indutor e diodo.
V. No conversor boost, a tensão de saída pode ser maior que a tensão de entrada.
8) Concurso Público Universidade Federal da Paraíba - Cargo: Técnico em Eletrônica - Eletrônica de
Potência - 2009
Questão 39 - Dado o conversor CC e as formas de onda da Figura abaixo, julgue as assertivas a seguir:
I. Trata-se de um conversor CC/CC abaixador de tensão ou conversor boost.
II. Da forma de onda do Voi, pode-se concluir que a tensão da fonte é de 250 VCC e frequência de
chaveamento desse conversor é 10 kHz.
III. A partir das curvas Vo e io, pode-se concluir que a resistência usada como carga é de 10ohms.
IV. O filtro passa baixas tem por função filtrar as componentes de alta frequência da tensão Voi, fornecendo
uma tensão praticamente contínua à carga.
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