Tema 08: Aplicações Residenciais, Comerciais e Industriais

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1 Tema 08: Aplicações Residenciais, Comerciais e Industriais
Luiz Fernando, Joel Ferraz, Renan Travi

2 Sumário Objetivos Introdução Aplicação Residencial Aplicação Comercial
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

3 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.

4 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.

5 Sistemas Eletrônica de Potência
Os sistemas de eletrônica de potência consistem em muito mais que um conversor ou inversor de energia.

6 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).

7 Aplicação Residencial Reatores 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

8 Aplicação Residencial Reatores Eletrônicos
Características ideais para reatores eletrônicos: Operar em alta frequência Baixo custo Tensão de ignição ser a mínima necessária Poucas perdas Alto Fator de Potência Forma de onda mais próximo a senóide possível Partida rápida à lâmpada Não apresentar ruído audível Ser pequeno e leve

9 Aplicação Residencial Reatores Eletrônicos
Reator Convencional de partida rápida Esquemático do circuito Circuito Simplificado

10 Aplicação Residencial Reatores Eletrônicos
Proposta de um reator de baixo custo e alto Fator de Potência

11 Aplicação Residencial Fogão Elétrico de indução
Esquemático e Funcionamento:

12 Aplicação Comercial No-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

13 Aplicação Comercial No-break
Elementos: Retificadores Conversores Chave estatica Baterias

14 Aplicação Comercial No-break
Funcionamento:

15 Aplicação Industrial Acionamento 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

16 Aplicação Industrial Acionamento de Motores com Inversores de Frequência
Funcionamento

17 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. 𝛿=𝑘 𝜌 𝑓 𝐼 𝑥 = 𝐼 𝑜 𝑒 − 𝑥 𝛿

18 Aplicação Industrial Aquecedor por Indução
Funcionamento Fonte de Tensão – Ressonância em série Fonte de Corrente – Ressonância em paralelo

19 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.

20 Aplicação Industrial Soldador Elétrico

21 Aplicação Industrial Soldador Elétrico

22 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

23 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.

24 Questão 2: Figura:

25 Conclusão Importância da Eletrônica de Potência Multidisciplinaridade

26 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.