ATIVIDADE 3 - ELETRÔNICA DE POTÊNCIA - 53/2024

ATIVIDADE 3 – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA – 53/2024
Período:	12/08/2024 08:00 a 15/09/2024 23:59 (Horário de Brasília)
Status:	ABERTO
Nota máxima:	0,50
Gabarito:	Gabarito será liberado no dia 16/09/2024 00:00 (Horário de Brasília)
Nota obtida:

1ª QUESTÃO

s sistemas de controle são essenciais quando se deseja garantir o funcionamento do circuito dentro de parâmetros estipulados. Estas condições fazem com que um duty-cycle fixo altere todo o funcionamento do circuito. É exatamente onde o controle atua, garantindo que o funcionamento ótimo aconteça.

Elaborado pelo professor, 2014.

Sobre o controle de conversores CC-CC, avalie as afirmativas a seguir:

I – No controle com atuação Proporcional (Kp) de um processo com uma função de transferência sem atuação Integral (Ki), o erro em regime estacionário é nulo.
II – Um conversor CC-CC somente pode ter uma saída controlada se estiver operando em Malha Fechada, ou seja, utilizando um sensor (transdutor) para realimentar uma variável e compará-la com um valor de referência.
III – O projeto analítico de controladores PID para conversores CC-CC independe do modelo matemático do conversor, que no caso de projetos de sistemas de controle, é a planta representada comumente por uma função G(s) no domínio de Laplace.
IV – A principal função de um circuito de controle aplicado à conversores CC-CC é a redução de perdas e, consequentemente o aumento efetivo da eficiência da conversão. Sem um método de controle atuando no conversor a eficiência do circuito sempre será baixa.
V – Funções de transferência são modelos matemáticos utilizados para relacionar a entrada e a saída em sistemas que podem ser descritos por equações diferenciais lineares e são amplamente utilizadas em projetos de sistemas de controle como o método PID. Geralmente a variável manipulada de um conversor CC-CC é o duty-cycle, representado nas funções de transferência do conversor com d(s).

É correto o que se afirma em:

ALTERNATIVAS

	II e V, apenas.
	I, III e IV, apenas.
	II, IV e V, apenas.
	II, III e V, apenas.
	I, II e III apenas.

2ª QUESTÃO

Os conversores CC-CC isolados formam uma importante classe de conversores utilizada na Engenharia Elétrica. Esses conversores são projetados para proporcionar isolamento galvânico entre a entrada e a saída, garantindo que não haja conexão direta entre os dois circuitos. Isso é especialmente útil em aplicações onde é necessária a proteção contra surtos de tensão, interferências e para garantir a segurança dos usuários. Além disso, os conversores isolados permitem a operação em diferentes níveis de tensão entre entrada e saída, possibilitando a transformação de tensão e a interface entre sistemas com níveis de tensão incompatíveis.

Elaborado pelo professor, 2024.

Baseado neste contexto, analise as afirmações a seguir:

I – A principal desvantagem dos conversores CC-CC isolados é a saturação do transformador, que acontece independentemente do projeto do circuito.
II – Nos conversores CC-CC que possuem indutância conectada em paralelo à fonte, podemos dizer que este conversor possui entrada em fonte de corrente pois ela é estabilizada pelo indutor, não atingindo o zero.
III – O transformador utilizado em conversores CC-CC é diferente dos transformadores utilizados em fontes lineares. A grande diferença está no núcleo ferromagnético que possui capacidade de operar em frequências superiores às frequências da rede elétrica.
IV – O conversor Flyback nada mais é que o conversor Buck-Boost substituindo o indutor por um “transformador”, porém no conversor isolado é possível manter a tensão de saída “em fase” com a tensão de entrada invertendo a polaridade do secundário do indutor acoplado.
V – Um conversor isolado possui um indutor acoplado para isolar galvanicamente o circuito ligado a fonte da carga. No projeto deste conversor deve-se ficar atento ao valor da indutância magnetizante, implícita geralmente no enrolamento primário no caso do conversor Flyback, por exemplo.

É correto o que se afirma em:

ALTERNATIVAS

	II e III, apenas.
	IV e V, apenas.
	I, II e III, apenas.
	I, II e IV, apenas.
	II, III e V, apenas.

3ª QUESTÃO

Sobre as técnicas de configuração de conversores CC/CC temos algumas representações, como o Buck, Boost, Zeta e outros, cada um com a sua respectiva função, e em algumas ocasiões, uma combinação entre eles é necessária, como o Buck-Boost, chamado também de conversor abaixador-elevador.

MARTINS, D. C.; BARBI, I. Conversores CC-CC Básicos Não Isolados. Florianópolis: Editora UFSC, 2006. (adaptado).

Conforme o assunto cedido pelo trecho anterior, analise as afirmativas a seguir:

I. A capacitância aplicada nessa configuração deve ser capaz de garantir que o sinal seja puramente CC.

II. O conversor Buck-Boost é composto pelos mesmos componentes dos conversores em configuração separada.

III. O processamento do sinal por esse conversor faz com que a tensão de saída esteja com polaridade invertida em relação à tensão de entrada do sistema.

IV. A abertura da chave S faz com que a corrente flua pelo diodo e capacitor e em contrapartida, o indutor cede sua energia para a carga, acarretando no abaixamento de tensão.

É correto o que se afirma em:

ALTERNATIVAS

	I, apenas.
	II e IV, apenas.
	III e IV, apenas.
	I, II e III, apenas.
	I, II, III e IV.

4ª QUESTÃO

Os conversores CC são amplamente utilizados no controle de tração de motores e automóveis elétricos, empilhadeiras, transportadores, fontes para computadores, equipamentos de telecomunicações, em tração elétrica, carregadores de bateria, assim como também podem ser utilizados em frenagem regenerativa de motores CC, devolvendo a energia à rede de alimentação.
Considere um conversor Buck-Boost com os seguintes parâmetros:

Vi = 24 V
D = 0.4
R = 5 Ohms
L = 20 uH
C = 80 uF
f = 100 kHz

Determine a corrente média e os valores máximos e mínimos de corrente no indutor.

ALTERNATIVAS

	IL(AVG) = 3,2 A; IL(MAX) = 4,6 A; IL(MIN)= 1,8 A
	IL(AVG) = 5,3 A; IL(MAX) = 7,3 A; IL(MIN) = 2,9 A
	IL(AVG) = 4,8 A; IL(MAX) = 7,0 A; IL(MIN)= 2,6 A
	IL(AVG) = 7,3 A; IL(MAX) = 10,6 A; IL(MIN)= 4,0 A
	IL(AVG) = 16 A; IL(MAX) = 23,2 A; IL(MIN)= 8,8 A

5ª QUESTÃO

Os principais equipamentos responsáveis pela conversão de energia elétrica em energia mecânica, como elevadores, esteiras transportadoras e pontes rolantes, são os motores de indução. Tais máquinas são projetadas para serem alimentadas com corrente alternada (CA) e para controlar a sua velocidade utiliza-se um equipamento conhecido como “inversor de frequência”.

O Inversor de Frequência é composto por um circuito eletrônico de potência que converte energia do formato CC para CA, cuja frequência de saída é variável de acordo com a parametrização e comandos enviados ao equipamento durante o acionamento do motor elétrico.

Elaborado pelo professor, 2024.

Com base neste texto, analise as afirmações a seguir:

I. O diodo Schokty é o semicondutor mais utilizado em circuitos de potência CC-CA devido a sua capacidade de operar em altas frequências.
II. Dentre os métodos de controle de tensão de saída de um conversor CC-CA a modulação por largura de pulso (PWM) se mostra como a técnica mais utilizada.
III. A forma de onda de tensão na carga de um inversor monofásico com modulação PWM somente passa a ter aspecto senoidal após aplicação de filtros como LC ou LCL junto à carga.
IV. Os Transistores Bipolares de Porta Isolada unem características de transistores de efeito de campo (FETs) e de transistores bipolares (BJT), porém não atingem frequências tão altas como MOSFETs (f>100 kHz).
V. Na operação de um inversor monofásico, as chaves estáticas (geralmente transistores) sempre operam em saturação (ligadas) e corte (bloqueadas), ou seja, não operam na região linear responsável por fornecer amplificação.

É correto o que se afirma em:

ALTERNATIVAS

	I e III, apenas.
	III e IV, apenas
	I, III e V, apenas
	II, IV e V, apenas.
	II, III, IV e V, apenas.

6ª QUESTÃO

O retificador de meia onda com carga resistiva-indutiva apresenta os componentes RL em série e esta configuração tem a finalidade de elevar a eficiência de circuitos eletrônicos. A indutância garanta a estabilidade da corrente que flui pelos equipamentos, impedindo alterações abruptas de corrente pelo circuito.

BOYLESTAD, R.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 8. ed. São Paulo: Pearson Prentice-Hall, 2003. (adaptado).

Dado o enunciado anterior, julgue as afirmativas a seguir e a relação proposta entre elas:

I. A fonte de tensão sendo em CA irá eventualmente decair seu valor de tensão em intensidade positiva até o valor de pico negativo, porém essa configuração concentrará energia positiva por mais de meio período.

PORQUE

II. O esvaziamento da carga acumulada pelo indutor fará com que circule energia positiva pelo retificador, e devido ao primeiro, ocorrerá uma tensão oposta ao valor negativo em meio período, bloqueando a passagem da parte negativa.

É correto o que se afirma em:

ALTERNATIVAS

	As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
	A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
	A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
	As asserções I e II são proposições falsas.

7ª QUESTÃO

Os conversores cc-ca trifásicos são aqueles escolhidos para aplicações de maiores potência, seja para acionamento de motores, para injeção de potência na rede elétrica ou mesmo em sistemas no-break de fornecimento ininterrupto de energia. Considerando uma mesma configuração eletrônica, é possível alterar a forma com que o inversor alimenta uma carga trifásica apenas a partir da estratégia de modulação.

Elaborado pelo professor, 2024.

Referente às estratégias de acionamento dos inversores trifásicos, avalie as afirmações a seguir:

I – A Modulação 120° não define diretamente o potencial de todas as fases, uma vez que atua apenas com 2 chaves de cada vez.
II – Em uma aplicação com Tensão de barramento com 311 V, A tensão eficaz de linha é aproximadamente 220 V na modulação 120°.
III – Considerando uma aplicação com tensão Vcc igual a 311 V a potência entregue a carga trifásica com impedância puramente resistiva igual a 12 Ω em modulação 180° é aproximadamente 1340 W, superior em relação a modulação 120°.
IV – Na modulação SPWM trifásica, o valor da tensão de Linha rms na carga depende mais da frequência de chaveamento do que do índice de modulação, uma vez que quanto maior a frequência, mais próxima de uma senoide estará sintetizada a onda de saída.

É correto o que se afirma em:

ALTERNATIVAS

	I e II, apenas.
	II e III, apenas.
	II e IV, apenas.
	III e IV, apenas.
	I, II e III, apenas.

8ª QUESTÃO

Sobre os conversores cc-ca, chamados de inversores, sabemos que a técnica de controle das chaves é o que diferencia um circuito de outro, que vão dos mais simples aos mais complexos, cuja complexidade deve estar atrelada à carga que este vai alimentar.

Elaborado pelo professor, 2024.

Sobre circuitos inversores com modulação PWM, avalie as afirmações a seguir:

I – O conversor apresenta um fluxo de potência sempre unidirecional, no sentido fonte-carga.
II – Se a carga que o conversor alimenta é puramente indutiva, os diodos em paralelo com as chaves podem ser retirados do circuito.
III – Na modulação PWM Bipolar o sinal resultante de saída na carga possui apenas 2 níveis, enquanto na modulação PWM Unipolar, 3 níveis são percebidos no sinal.
IV – Em um conversor monofásico em Ponte, caso a modulação seja PWM Unipolar, são necessárias duas tensões de referência em que cada braço do inversor é acionado de forma independente.
V – Em um conversor monofásico em Ponte com modulação Bipolar, a cada comutação das chaves, a tensão de fase na saída alterna entre Vcc e 0 dependendo do valor da tensão de controle.

É correto o que se afirma em:

ALTERNATIVAS

	V, apenas.
	II e IV, apenas.
	II e V, apenas.
	IV e V, apenas.
	I, II e III, apenas.

9ª QUESTÃO

Os conversores CC-CA são circuitos eletrônicos de potência conhecidos como inversores. As aplicações são várias tanto para instalações industriais como comerciais e residenciais, que vão desde fontes de alimentação ininterruptas (UPS) até controle da velocidade de motores de indução.

Elaborado pelo professor, 2023.

Considerando o texto apresentado, avalie as afirmações a seguir:

I. A modulação por largura de pulso (PWM) é o método mais comum para controlar a tensão de saída CA do inversor.
II.O dispositivo mais utilizado em circuitos de potência CC-CA é o SCR.
III. Os IGBTs, dispositivos mais utilizados na montagem de circuitos inversores, unem características de transistores de efeito de campo (FETs) e de transistores bipolares (BJT).
IV. A forma de onda de tensão na carga de um inversor monofásico com modulação PWM possui sempre 3 níveis.
V. Na operação de um inversor monofásico, as chaves estáticas (geralmente transistores) sempre operam em saturação (ligadas) e corte (bloqueadas), ou seja, não operam na região linear responsável por fornecer amplificação.

É correto apenas o que se afirma em.

ALTERNATIVAS

	I e II.
	I e III.
	III e IV.
	II, IV e V.
	I, III e V.

10ª QUESTÃO

Na Aula 8 conhecemos os Conversores CC-CA Trifásicos, ou simplesmente Inversores Trifásicos, que são aqueles escolhidos para aplicações de maiores potência, seja para acionamento de motores quanto para injeção de potência na rede ou mesmo em sistemas de fornecimento de energia ininterrupta, como o conhecido equipamento no-break. É possível construir um inversor trifásico a partir de 3 braços, ou seja, 3 ramos com pares de chaves em série. A construção de um inversor trifásico também depende dos níveis de tensão desejáveis na carga, do número de componentes no circuito e da complexidade de controle de controle que se deseja para a aplicação.

Elaborado pelo professor, 2023.

A respeito dos inversores trifásicos, avalie as afirmações a seguir:

I. É possível alimentar uma carga trifásica em uma instalação elétrica monofásica utilizando um inversor trifásico.
II. Em um inversor trifásico com controle de tensão por PWM, os pulsos de controle devem ser defasados em 120° entre si.
III. Em um inversor trifásico utilizando o método de condução 180°, a tensão de fase possui 3 níveis (+Vcc, zero e -Vcc), assim como a tensão de linha (fase-fase).
IV. A partir do método de condução 180°, o valor máximo da corrente de fase em uma carga puramente resistiva fechada em Y (estrela) com R=1 é Vcc*2/3.

É correto apenas o que se afirma em.

ALTERNATIVAS

	I, II e III.
	II, III e IV.
	I, II e IV.
	I, III e IV.
	I, II, III e IV.

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