ELECTRÓNICA DE POTÊNCIA
•
DEFINIÇÕES
Regime Permanente:
Em electrónica de potência os dispositivos estão continuamente a mudar de
estado (condução/corte). O circuito atinge o regime permanente quando as formas de
onda das grandezas eléctricas se repetem, com um período T que depende da
natureza específica de cada circuito.
Valores médios e eficazes de
valor médio:
uma grandeza x(t):
valor eficaz:
Potência média,
potência útil:
Pmed
potência
X ef =
1T 2
x ( t )dt
∫
T0
activa,
1T
1T
= P = ∫ p( t )dt = ∫ v( t )i( t )dt
T0
T0
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X med
1T
= ∫ x( t )dt
T0
potência média = à potência activa = à potência útil
determina-se calculando o integral da potência
instantânea durante um período
Profª Beatriz Vieira Borges
ELECTRÓNICA DE POTÊNCIA
Factor de potência:
fp =
Putil
Paparente
=
P
P
=
S Vef I ef
DEFINIÇÕES
Vef I ef
P
P
fp = =
=
cosφ = cosφ
S Vef I ef Vef I ef
em regime
alternado
sinusoidal
O factor de potência deve ser tão próximo da unidade quanto possível, para se obter uma determinada potência
activa, com um mínimo de amplitude de corrente, de modo a minimizar-se as perdas.
Quando o factor de potência é baixo terá necessariamente de ser compensado:
S=P/0.8=1250VA
L=1000W;S=P/0.8=1250VA
PPL=1000W;
QL
2
2)1/2= 750 VA (atraso)
S
L=(S2
L- -PP2
L)1/2
QQ=(S
= 750 VA (atraso)
L
QC
Vef=220V
P=1kW
fp=0.8
PL
L
L
750 VA
VA
L=1000+j j750
SSL=1000+
S=S+jQ
=(1000+j750) - jQC VA
L+jQC
S=S
L
C=(1000+j750) - jQC VA
2+(Q -Q )2)1/2=P /0.95
S=(P2L+(Q
L
C2 1/2
L
S=(P
L
L-QC) ) =PL/0.95
Determinar C
(Q-L-QQC)=328.7
)=328.7VAr
VAr
(Q
L
C
fp=0.95 ?
750- -328.7
328.7==421.3
421.3Var
Var
QQCC==750
2/X = ωCV2
2
C
QQCC==VV2/X
C = ωCV
2)=28µF
C=421.3/(2πx50x2202)=28µF
C=421.3/(2πx50x220
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Profª Beatriz Vieira Borges
ELECTRÓNICA DE POTÊNCIA
Formas de onda não sinusoidais
em regime permanente:
DEFINIÇÕES
Em electrónica de potência as formas de onda
das grandezas eléctricas de saída são
normalmente sintetisadas utilizando segmentos
das grandezas de entrada. Os regimes de
funcionamento
NUNCA
são
puramente
alternados sinusoidais. Geralmente a corrente
debitada pela fonte de alimentação surge muito
distorcida:
EXEMPLO (tensão e corrente à entrada de um conv. electrónico de potência)
v
A
corrente
possui
uma
harmónica
fundamental de frequência correspondente ao
período de repetição e harmónicas múltiplas
da
frequência
da
fundamental
(não
desejadas).
(tensão)
i (corrente)
2π
As harmónicas podem ser
utilizando Análise de Fourier
ωt
calculadas
Distorção harmónica de corrente:
i (t ) = i1 ( t ) +
Valor eficaz:
T
1 2
I=
i ( t )dt
∫
T0
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2
1T

I=
i
(
t
)
+
i
(
t
)
∑ n  dt
∫
1

T 0

n ≠1
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∑ in (t )
n ≠1
I = I12 +
∑ In
n ≠1
2
ELECTRÓNICA DE POTÊNCIA
Distorção:
2
I dis = I −
I12
DEFINIÇÕES
Distorção harmónica total da corrente:
=
∑ In
I 2 − I12
THD = 100 x
= 100 x
2
I1
2
n ≠1
I 
∑ n 
n ≠1 I1 
2
Potência e Factor de Potência:
Potência activa debitada pela
fonte de alimentação:
1T
1T
P = ∫ p( t )dt = ∫ v( t )i( t )dt
T0
T0
T
1 1
P = ∫ 2V sin ω 1t 2 I1 sin(ω 1t − φ 1 )dt = VI1 cosφ 1
T1 0
Potência aparente da fonte de alimentação:
Factor de Potência:
corrente não sinusoidal
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S = VI
FP =
P VI1 cosφ 1 I1
=
= cosφ 1
S
VI
I
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ELECTRÓNICA DE POTÊNCIA
DEFINIÇÕES
Tensão média numa bobine em regime permanente
Em regime permanente a tensão média aos terminais de uma
bobine é nula
iL
sub circuito 1
sub circuito 2
vL
iL
A=B
A
T
T
v L med
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t
B
vL
i L (T )
di L
1
1
= ∫ L dt = L ∫ di L = i L ( T ) − i L ( 0) = 0
T 0 dt
T i L ( 0)
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ELECTRÓNICA DE POTÊNCIA
DEFINIÇÕES
Corrente média num condensador em regime permanente
Em regime permanente a corrente média aos terminais de um
condensador é nula
iC
sub circuito 1
sub circuito 2
vC
vC
iC
A=B
B
A
t
T
1 T dvC
1 C( )
= ∫C
dt = C ∫ dvC = vC ( T ) − vC ( 0) = 0
T 0 dt
T vC ( 0)
v
iC med
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T
Profª Beatriz Vieira Borges