conversor de corrente contínua
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Projeto Luz Para Todos
Eficiência Energética - UFJF
Fiorelo Ruback Cascardo Filho
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Programa Luz Para Todos
Este programa tem como objetivo, até o ano de 2008, promover o acesso à energia elétrica à totalidade da população do meio rural brasileiro. O programa tem como meta atender cerca de 2,5 milhões de famílias brasileiras residentes na área rural, beneficiando cerca de 12 milhões de pessoas.
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Prioridades estabelecidas pelo programa
Projetos de eletrificação rural, paralisados por falta de recursos, que atendam a comunidades e povoados rurais;
Municípios com Índice de Atendimento a Domicílios inferior a 85%, calculado com base no Censo 2000;
Municípios com Índice de Desenvolvimento Humano inferior à média estadual;
Comunidades atingidas por barragens de usinas hidrelétricas ou por obras do sistema elétrico, cuja responsabilidade não esteja definida para o executor do empreendimento;
Escolas públicas, postos de saúde e poços de abastecimento d'água;
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Prioridades estabelecidas pelo programa
Projetos que enfoque o uso produtivo da energia elétrica e que promova o desenvolvimento local integrado;
Assentamentos rurais; Projetos para o desenvolvimento da agricultura familiar
ou de atividades de artesanato de base familiar; Atendimento de pequenos e médios agricultores; Populações em áreas de Unidades de Conservação da
Natureza; Populações em áreas de uso específico de comunidades
especiais, tais como: minorias raciais, comunidades remanescentes de quilombos e comunidades extrativistas.
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Agentes participantes
O Programa é coordenado pelo Ministério de Minas e Energia (MME) e operacionalizado com a participação das Centrais Elétricas Brasileiras S.A. (Eletrobrás).
Tem como agentes executores as concessionárias e permissionárias de distribuição de energia elétrica e as cooperativas de eletrificação rural, autorizadas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel). Comissão Nacional de Universalização (CNU), o Comitê Gestor Nacional (CGN), os Coordenadores Regionais, os Comitês Gestores Estaduais (CGE), os Agentes Luz para Todos e os Governos Estaduais.
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CRITÉRIOS TÉCNICOS DE ATENDIMENTO
O Programa contempla o atendimento das demandas no meio rural, mediante uma das três possibilidades:
1. Extensão de Redes de Distribuição;
2. Sistemas de Geração Descentralizada com Redes Isoladas;
3. Sistemas Individuais.
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SISTEMAS DE GERAÇÃO INDIVIDUAIS
I - Hidroeletricidade;II - Solar Fotovoltaica;III - Energia Eólica;IV - Biomassa;V - Gerador diesel; VI – Sistemas Híbridos, resultantes da
combinação de duas ou mais das seguintes fontes primárias: solar, eólica, biomassa, hídrica e/ou diesel.
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Problemas
Em algumas localidades, devido a inexistência de linhas de transmissão, subestação e sistemas de distribuição, o preço do KWh seria inviável.
Uma das soluções para esses casos seria a implementação de sistemas fotovoltaicos residenciais.
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Instalação Fotovoltaica Residencial
Assim funciona a instalação Fotovoltaica Residencial
3.Módulo Fotovoltaico4.Controlador de Carga5.Baterias6.Conversor CC-CA (Inversor)7.Iluminação
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Custo
Aparelho Custo (unidade) Custo total
6 placas Fotovoltaicas45Watts
R$ 675,00 R$ 4050,00
1 baterias ácido-chumbo12volts / 130Ah
R$ 301,00 R$ 301,00
Controladores de carga15A
R$ 295,00 R$ 295,00
InversorHB280 -0,4 KW
R$ 730,00 R$ 730,00
Total R$ 5376,00
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Proposta
1. Reduzir o Preço do KWh do sistema Fotovoltaico.
2. Com isso o preço do KWh a base
da luz solar torna mais atrativo e a carga do sistema elétrico poderia ser aliviada.
3. A proposta é apresentada a seguir, podendo ser aproveitada em diversas outras aplicações.
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Conversor CC-CA
Análise Construtiva
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Conversor CC-CA
Uma alternativa para inverter o sentido da corrente é modificar a polaridade da fonte CC.
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Conversor CC-CA
Porém, em alta velocidade, este método é ineficaz.
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Conversor CC-CA
Existe uma topologia, conhecida como ponte H, capaz de controlar o sentido da corrente.
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Conversor CC-CA
Fechando as chaves J1 e J2 através de um microcontrolador, estaremos permitindo um fluxo de corrente em um sentido.
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Conversor CC-CA
Fechando as chaves J1 e J2 através de um microcontrolador, estaremos permitindo um fluxo de corrente em um sentido.
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Conversor CC-CA
Para inverter o sentido da corrente basta abrir as chaves J1 e J2 e depois fechar J3 e J4.
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Conversor CC-CA
Para inverter o sentido da corrente basta abrir as chaves J1 e J2 e depois fechar J3 e J4.
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Conversor CC-CA
Para inverter o sentido da corrente basta abrir as chaves J1 e J2 e depois fechar J3 e J4.
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Conversor CC-CA
Vamos discutir rapidamente o dispositivo utilizado como chave. O relé é uma chave eletro-mecânica, ou seja, uma chave acionada por grandezas elétricas.
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Conversor CC-CA
Os problemas são: São lentos (cerda de 4ms na comutação).
Necessitam de amplificador de tensão/corrente para serem comandados por um microcontrolador.
Apresentam defeitos rapidamente ( 20.000 comutações ).
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Conversor CC-CA
Um transistor também pode ser utilizado para trabalhar como chave ( trabalhando no corte e na saturação ).
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Conversor CC-CA
A corrente no coletor é igual a Ib onde geralmente é muito alto. Porém, existe um ponto onde podemos aumentar a corrente de base Ib sem que Ic altere.
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Conversor CC-CA
Repare que caso Ib igual a 0, o transistor funciona como uma chave aberta. Caso não seja um valor muito baixo, o semi-condutor funciona como uma chave fechada.
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Conversor CC-CA
Uma ultima observação importante é quanto a polaridade do componente.
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Conversor CC-CA
Para que o componente se comporte conforme explicamos, é necessário uma tensão de polarização entre a base e o emissor.
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Conversor CC-CA
Para que o componente se comporte conforme explicamos, é necessário uma tensão de polarização entre a base e o emissor.
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Conversor CC-CA
Vamos começar a montar nosso conversor substituindo as chaves.
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Conversor CC-CA
Observe a polaridade nos transistores quando uma das portas (A ou B) passa de baixo (0V) para alto (+5V).
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Conversor CC-CA
Observe a polaridade nos transistores quando uma das portas (A ou B) passa de baixo (0V) para alto (+5V).
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Conversor CC-CA
Precisamos de um Driver para resolver o problema. Não é o intuito deste texto explicar o Driver, e sim, mostrar a necessidade.
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Conversor CC-CA
Precisamos de um Driver para resolver o problema. Não é o intuito deste texto explicar o Driver, e sim, mostrar a necessidade.
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Conversor CC-CA
Os transistores, trabalhando como chave, são capazes de formar apenas ondas quadradas.
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Conversor CC-CA
No espectro da frequência, a forma de onda contém uma senoide na fundamental além da soma de infinitos harmônicos.
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Conversor CC-CA
Antes de pensar em filtrar, vamos melhorar a saída. Existe uma técnica chamada de PWM (modulação por largura de pulso) capaz de modificar o valor eficaz de uma fonte.
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Conversor CC-CA
Podemos utilizar um sinal pulsado para variar o valor eficaz.
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Conversor CC-CA
Podemos utilizar um sinal pulsado para variar o valor eficaz.
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Conversor CC-CA
Portanto, é possível uma forma de onda quadrada com o valor eficaz semelhante à de uma senoide.
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Conversor CC-CA
O valor das larguras de pulso é obtido pela comparação entre uma onda senoidal e uma triangular (chamada de portadora).
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Conversor CC-CA
A amplitude da tensão de saída pode ser ajustado pela amplitude da onda senoidal de referência.
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Conversor CC-CA
Antes de abordar a realimentação, vamos analisar a forma de onda na saída.
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Conversor CC-CA
Repare no espectro da frequência que, caso necessário, podemos filtrar os harmônicos obtendo um fonte senoidal.
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Conversor CC-CA
Repare no espectro da frequência que, caso necessário, podemos filtrar os harmônicos obtendo um fonte senoidal.
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Conversor CC-CA
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Conversor CC-CA
Valores Estimados
Valor de Entrada : 19,5Vcc Valor de Saída (RMS) : 120Vac Potência : 5,5A x 18V = 99W Custo : 70 Reais
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Conversor CC-CA
Com algumas modificações, como dobrar a tesão de entrada e colocar dois FETs em paralelo, é possível um aparelho de 0,4kW.
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Conversor CC-CA
Valores Estimados
Valor de Entrada : 39Vcc Valor de Saída (RMS) : 120Vac Potência : 11A x 37,5V = 412W Custo : 78 Reais
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Conclusão
O sistema fotovoltaico é uma das alternativas para facilitar o acesso à energia elétrica por todos os brasileiros.
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Conclusão
Conseguir manter o homem do campo na sua região, além de reduzir a violência nos grandes centros, aumenta a importância econômica das localidades fortalecendo o país.
Ao viabilizar o acesso à energia elétrica, o LPT favorece a permanência das famílias no campo, melhorando a qualidade de vida.
Com a chegada da energia as famílias adquirem eletrodomésticos e equipamentos rurais elétricos, o que permite o aumento da renda, a melhoria do saneamento básico, da saúde e da educação, fortalecendo o capital social dessas comunidades.
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Conclusão
E o mais importante, proporciona melhor qualidade de vida para todos.