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PROGRAMA DE DISCIPLINA DISCIPLINA Eletrônica de Potência DEPARTAMENTO DIREÇÃO DE ENSINO Carga Horária Créditos Curso Atendido Pré-Requisitos Teórica 60 04 ENGENHARIA ELÉTRICA Eletrônica GeralPrática - -Total 60 04 EMENTA Características e princípios de operação de dispositivos semicondutores de potência. Tipos de comutação. Conversores CA/CC. Conversores CC/CC. Conversores CC/CA. Comutação não dissipativa. Comutação forçada aplicada a conversores não dissipativos CC/CC e CC/CA. Comutação quase-ressonante e multiressonante. Considerações de projetos: proteção de dispositivos e circuitos de comando. OBJETIVOS Geral Fornecer subsídios conceituais sobre dispositivos de potência (tiristores, diodos e transistores), além de conhecimentos práticos aplicados ao desenvolvimento de protótipos utilizando esses dispositivos. Específicos Conhecer o funcionamento básico dos componentes Eletrônicos de Potência. Reconhecer, analisar e compreender circuitos básicos com Dispositivos de Potência ( Tiristores, diodos, transistores e CIs). Implementar soluções de circuitos utilizando Dispositivos de Potência (Tiristores, diodos, transistores e CIs). Projetar conversores básicos para determinadas especificações; Utilizar ferramentas de simulação de circuitos eletrônicos Montar, descrever e relatar avaliações práticas ou simulações dos circuitos com Dispositivos de Potência ( Tiristores, diodos, transistores e CIs). Manusear instrumentos de laboratório (Multímetro, Osciloscópio, Geradores de funções e fonte de alimentação), respeitando normas técnicas, ambientais, de qualidade e de segurança e saúde no trabalho. CONTEUDO PROGRAMATICO 1- Introdução a Eletrônica de Potência UNIDADE DE ENSINO DE PAULO AFONSO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DA BAHIA – IFBA AUTORIZADA PELA PORTARIA/MEC Nº 105, DE 29 DE JANEIRO DE 2010 – D.O.U. 01/02/2010 AV. MARCONDES DE FERRAZ Nº 200 – CEP – 48.607-000 – PAULO AFONSO – BA TEL/FAX – 75- 3282-1191 CNPJ/MF: 10.764.307/0011-94 • Objetivo de estudar Eletrônica de Potência • Histórico do desenvolvimento de Dispositivos de Potência • Tipos de Dispositivo de Potência utilizado como Chave Semicondutora • Comparativos entre Dispositivos (Potência, Tensão, Frequência) • Comparativo entre Chave Semicondutora Ideal e Real • Tipos de Conversores (AC-DC; DC – DC, AC –AC, DC – AC, AC - AC) • Ferramentas Matemáticas utilizadas para os cálculos (Valor de Potência, Valor Médio, Valor RMS, Série Fourier e Transformada) 2- Estudo de Diodo de Potência e Retificadores • Funcionamento e Características do Diodo de Potência (Tensão, Corrente, Potência, Tempo de Recuperação Reversa, Encapsulamento) • Cuidados e detalhes sobre Sobrecorrente, Sobretensão e Transitório (Snubber) • Tipos de Diodo de Potência ( Padrão, Recuperação Rápida, Schottky e Carbeto de Silício) • Detalhes sobre conexão de diodo Série e Paralelo • Análise de Circuito em corrente contínua e alternada • Calculo de Perdas do Diodo • Estudo de Circuitos Retificadores Não Controlados. o Retificação e parâmetros de Qualidade da Retificação o Retificadores monofásicos Não Controlados tipo Meia Onda, Onda Completa (Center Tape e Ponte) com carga R, RL e RL com diodo de retorno; o Retificadores de Trifásicos Não Controlados tipo Meia Onda e Onda Completa tipo Ponte com carga R e RL. 3 - Estudo dos Tiristores e Retificadores – SCR, TRIA e DIAC. • O que é Tiristor e quais são os tipos • Estudo do SCR: o Simbologia, Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas do SCR (Tensão, Corrente, Potência, Encapsulamento) o Detalhes sobre conexão de SCR em Série e Paralelo o Tipos de disparos (intencional, não desejado, com sinal DC, com sinal AC e com Pulso – Transformador, fotoacoplador, UJT e Circuito Integrado TCA785). o Tipos de circuitos de Desligamento (Comutação) do SCR o Polarização e Análise de circuitos com SCR o Ângulos e Calculo do valor Médio e RMS. o Calculo de Perdas de Potência no SCR • Estudo de Circuitos Retificadores Controlados. o Distinção entre Retificadores Controlados e Semicontrolados o Determinação da Tensão Normalizada o Retificadores monofásicos Controlados tipo Meia Onda, Onda Completa (Center Tape e Ponte) com carga R, RL e RL com diodo de retorno; o Retificadores monofásicos Semicontrolado tipo Ponte; o Retificadores de Trifásicos Controlados tipo Meia Onda e Onda Completa tipo Ponte. • Estudo do DIAC: o Simbologia, Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas do DIAC (Tensão, Corrente, Potência, Encapsulamento) o Polarização e Análise de circuitos com DIAC • Estudo do TRIAC: o Simbologia, Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas do TRIAC (Tensão, Corrente, Potência, Encapsulamento) o Polarização e Análise de circuitos com TRIAC o Controlador monofásico de Tensão AC com carga R e RL o Controlador Trifásico de Tensão AC com carga R e RL o Controlador monofásico Semicontrolado de Tensão AC com carga R e RL o Cicloconversores monofásico e trifásico. 4 - Estudo dos Transistores de Potência e Conversores – BJT, MOFET e IGBT. • Estudo do BJT de Potência: o Resumo sobre Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas e de Chaveamento do BJT (Tensão, Corrente, Potência e Frequência) o Resumo sobre Polarização e Análise de circuitos para chaveamentos considerando os limites do BJT (cuidados em relação à: Área de Operação Segura, Sobrecorrente, Corrente Inversa, Sobretensão e Transitório (Snubber)). o Análise Configuração Darlington o Calculo de Perdas de Potência no BJT • Estudo do MOFET de Potência: o Resumo sobre Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas e de Chaveamento do MOSFET tipo Enriquecimento e Depleção (Tensão, Corrente, Potência e Frequência) o Resumo sobre Polarização e Análise de circuitos para chaveamentos considerando os limites do MOSFET (cuidados em relação à: Área de Operação Segura, Sobrecorrente, Corrente Inversa, Sobretensão e Transitório (Snubber)). o Detalhes sobre conexão de MOFETs em Série e Paralelo o Calculo de Perdas de Potência no MOFET • Estudo do IGBT de Potência: o Simbologia, Funcionamento, Curva Característica e Características Elétricas e de Chaveamento do IGBT (Tensão, Corrente, Potência e Frequência) o Comparativo entre IGBT, BJT e MOSFET. o Polarização e Análise de circuitos para chaveamentos considerando os limites do IGBT (cuidados em relação à: Área de Operação Segura, Sobrecorrente, Corrente Inversa, Sobretensão e Transitório (Snubber)). o Calculo de Perdas de Potência no IGBT • Estudo dos Conversores fundamentais DC-DC: o Técnicas e Circuitos de Controle de Pulso (PWM) o Chopper Step-down (Buck): análise e dimensionamento do circuito (Indutor e Capacitor) o Chopper Step-up (Boost): análise e dimensionamento do circuito (Indutor e Capacitor) o Chopper Buck-Boost: análise e dimensionamento do circuito (Indutor e Capacitor) o Topologias de conversores operando com comutação ressonante, quase-ressonante e multiressonante. • Estudo dos Inversores (Conversores DC-AC): o Inversor de tensão monofásico: meia ponte e ponte completa o Técnicas e Circuitos de Controle de Pulso (PWM) o Inversor de tensão trifásico: condução por 120° ou 180° METODOLOGIA A proposta metodológica da disciplina busca a interação dos alunos e a articulação com outras disciplinas do curso permitindo assim, dinamização das aulas, envolvendo-os com análises e discussões de textos, debates, aulas expositivas e dialogadas, prática de pesquisa, apresentações orais e escrita dos trabalhos técnicos e científicos: • Aulas teóricas expositivas; • Aulas práticas de resolução de exercícios; • Desenvolvimento de trabalhos em grupo; • Relatórios de visitas técnicas; • Seminários e apresentação de trabalhos. AVALIAÇAO A avaliação da disciplina se desenvolverá de forma contínua e processual. O aproveitamento individual e a capacidade de interação serão considerados para avaliar o seu aproveitamento em todas as etapas da disciplina. A nota será construída a partir de prova individualescrita e apresentação de trabalho em grupo. A nota final compreenderá a média do somatório das notas obtidas em cada etapa do processo. RECURSOS UTILIZADOS Quadro branco e canetas apropriadas Projetor multimídia Computador conectado à internet e softwares especializados Laboratórios didáticos BIBLIOGRAFIA BÁSICA AHMED, Ashfaq; MACK, Eduardo Vernes. Eletrônica de potência. São Paulo: Pearson, 2011. RASHID, Muhammmad H. Eletrônica de potência: dispositivos, circuitos e aplicações. 4. ed. São Paulo: Pearson MELLO, Luiz Fernando Pereira de. Projetos de fontes chaveadas: teoria e prática. Sao Paulo: Érica, 2011 FRANCHI, Claiton Moro. Inversores de frequência: teoria e aplicações. 2.ed. São Paulo: Érica, 2011. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR ALBUQUERQUE, Rômulo Oliveira; SEABRA, Antonio Carlos. Utilizando eletrônica com AO, SRC, TRIC, UJT, PUT, CI555, LDR, LED, IGBT e FET de potência. São Paulo: Érica, 2011. HART, Daniel W; Eletrônica de Potência: análise e projetos de circuitos; Editora McGraw-Hill – 2012. BARBI, Ivo; Eletrônica de Potência; Edição do Autor BOYLESTAD, Robert; Nashelsky, Louis. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 8ª. ed. Pearson Brasil, 2004. SEDRA, Adel S.; SMITH, Kenneth C. Microeletrônica. 5ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007. MALVINO, Albert Paul; BATES, David J. Eletrônica, v.1. 7. ed. São Paulo: MCGraw-Hill, 2007. LANDER, Cyril W. Eletrônica industrial: teoria e aplicações. 2. ed. São Paulo: Makron Books, 1996. FIGINI, Gianfranco. Eletrônica industrial: circuitos e aplicações. São Paulo: Campus, 1996. 1v. FIGINI, Gianfranco. Eletrônica industrial: circuitos e aplicações. São Paulo: Campus, 1996. 2v. ALBUQUERQUE, R. O.; SEABRA, A. C. Utilizando Eletrônica. 1ª. ed. São Paulo: Érica, 2009. CAPELLI, A. Eletrônica de Potência. Rio de Janeiro: Antenna Edições Técnicas, 2006. DATA ___/___/____ Coordenação de Curso
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