Aula 1 - Introdução

ELETRÔNICA INDUSTRIALELETRÔNICA INDUSTRIAL

Jenner Ferreira

Engo. EletricistaEscola Politécnica da USP

Especialista em Gestão do ConhecimentoCOPPE / UFRJ

Mestre em Ciência da InformaçãoUniversidade de Brasília

ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- IntroduIntroduççãoão

Controle de potência:� Conversão de energia� Acionamento de máquinas elétricas

Eletrônica de Potência – definição:

Aplicação de eletrônica de estadosólido para o controle e conversão de energia elétrica

RASHID


Eletrônica de potência� Baseada no chaveamento dos dispositivos semicondutores de potência� Microprocessadores e microcomputadoresmudaram conceito no controle dos dispositivos

Semicondutores ⇒⇒⇒⇒ músculo

Microeletrônica ⇒⇒⇒⇒ cérebro


APLICAÇÕES

ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- HistHistóóriaria

1900 – Retificador a arco de mercúrio

1948 – Transistor de silício (1a. revolução)

1956 – Retificador Controlado de Silício SCR

1958 – Tiristor (2a. revolução)

… microeletrônica …

Fim da década de 80, início de 90 novo crescimento!

ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- HistHistóóriaria

ELETRÔNICA INDUSTRIAL ELETRÔNICA INDUSTRIAL -- DispositivosDispositivos

Até 1970 tiristores convencionais eram base para controle na indústriaA partir de 70 novos foram criados

� Diodos de potência

� Tiristores

� Transistores de Junção Bipolar – BJT

� MOSFET’s de potência

� Transistor Bipolar de Porta Isolada – IGBT

� Transistor de Indução Estática – SIT


Diodos de potência� tipos: genérico, alta velocidade e Shottky

� genéricos: até 3000V, 3500A

� alta velocidade: até 3000V, 1000A

� Shottky: até 100V, 300A

Um diodo conduz quando Va > Vk

Queda de tensão direta: de 0,5V a 1,2V


Tiristor� 3 terminais: anodo, catodo e gatilho

� gatilho dispara condução desde que Va > Vk

� em condução o circuito de gatilho não tem controle

Queda de tensão direta: de 0,5V a 2V

Pode-se desligar um tiristor fazendo-se Va ≤ Vk


Tiristor comutado pela rede� desligamento devido à natureza senoidal

da tensão de entrada� valores nominais de até 6000V, 3500A

Queda de tensão direta: de 0,5V a 2VTiristores de comutação forçada sãodesligados por um circuito extraTempo de desligamento:

Intervalo entre o instante que a correnteprincipal é diminuída a zero e o instanteem que o tiristor suporta uma tensãoprincipal específica sem ligar novamente


1o. EXERCÍCIO

Os tiristores podem ser divididos em8 tipos. Caracterize tais tipos(principais dados técnicos e aplicações) ilustrando com fotos cadaum deles


Transistor Bipolar� utilizado com frequências abaixo de 10kHz

� até 1200V, 400A

� Possui 3 terminais: base, coletor, base

Queda de tensão direta: de 0,5V a 1,5V

Operação como chave com emissorcomum


MOSFET� conversores de alta velocidade

� até 1000V, 50A

� Possui 3 terminais: base, coletor, base

IGBT� Transistor de potência controlado por

tensão

� até 1200V, 400A

� frequência até 20kHz

Semicondutor opera como chavecontrolada pelo gatilho (tiristor) oupela base (BJT)



Classificação dos dispositivos


A conversão de potência elétrica permiteo controle ou condicionamento de energiaelétrica

Conversores estáticos de energiarealizam a conversão

Um conversor pode ser considerado umamatriz de chaveamento


Classificação dos circuitos


1. Retificadores: converte tensão CA emtensão CC fixa


2. Conversores CA/CC: retificadorescontrolados


3. Conversores CA/CA: tensão CA variávelde saída a partir de fonte CA fixa


4. Conversores CC/CC: tensão média de saída controlada por ∆∆∆∆t – chopper


5. Conversores CC/CA: tensão de saídacontrolada por ∆∆∆∆t – inversor


PROJETO DE EQUIPAMENTOS DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA

1. Projeto dos circuitos de potência

2. Proteção dos dispositivos de potência

3.Determinação da estratégia de controle

4. Projeto dos circuitos lógico e de controle


PROJETO DE EQUIPAMENTOS DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA

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