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Questões de Concurso sobre Eletrônica de Potência
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O __________ é um dispositivo semicondutor de potência que combina características de __________ e transistores bipolares, oferecendo alta impedância de entrada, comutação rápida e baixa resistência, mesmo em altas tensões e correntes. O ___________ é amplamente utilizado em inversores de frequência, fontes de alimentação chaveadas, acionamentos de motores, sistemas de energia renovável e outras aplicações de alta potência.
Assinale a alternativa que completa correta e respectivamente as lacunas do texto:
A
IGBT − MOSFETs − IGBT.
B
MOSFET − DIACs − MOSFET.
C
DIAC − MOSFETs − DIAC.
D
IGBT − ZENERs − IGBT.
E
MOSFET − ZENERs − MOSFET.
Um inversor trifásico utiliza IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) para o acionamento de um motor de indução. Durante a operação, observa-se que um dos IGBTs apresenta um aquecimento excessivo. A análise dos parâmetros do dispositivo revela os seguintes dados:
-Corrente de coletor (Ic): 30 A
-Tensão coletor-emissor (Vce): 600 V
-Tensão de gate-emissor (Vge): 15 V
-Resistência térmica junção-case (θjc): 0,5 °C/W
-Dissipador de calor com resistência térmica case-ambiente (θca): 2,0 °C/W
-Potência dissipada pelo IGBT (Pdiss): 60 W
-Temperatura ambiente (Tamb): 40°C
Considerando os dados acima, analise as afirmativas abaixo:
I.O aumento excessivo da temperatura do IGBT pode estar relacionado à inadequada dissipação térmica do dispositivo.
II.A temperatura de junção do IGBT é inferior a 150°C, garantindo sua operação segura.
III.A corrente de coletor (Ic) do IGBT pode ser diretamente controlada pela tensão de gate-emissor (Vge).
IV.Um possível modo de falha do IGBT em operação pode ser o fenômeno de latch-up térmico, causado pela realimentação interna positiva do dispositivo.
Qual das opções abaixo apresentam somente as afirmativas corretas?
A
Apenas as afirmativas I e III estão corretas.
B
Apenas as afirmativas I e II estão corretas.
C
Apenas as afirmativas II e IV estão corretas.
D
Apenas as afirmativas II e III estão corretas.
E
Apenas as afirmativas I e IV estão corretas.
A eletrônica de potência é fundamental para o controle e a conversão de energia elétrica em aplicações industriais, comerciais e residenciais. Componentes como diodos, transistores IGBT e MOSFET são amplamente utilizados em retificadores e conversores para ajustar tensões e correntes de acordo com as necessidades de carga e fonte. Sistemas avançados demandam um equilíbrio entre eficiência, custo e desempenho térmico. Diante do exposto, analise as afirmativas a seguir.
I. Um retificador controlado com tiristores permite variar a tensão de saída retificada ajustando o ângulo de disparo dos tiristores.
II. Conversores CC-CC do tipo buck aumentam a tensão de entrada para níveis mais altos, enquanto os conversores boost a reduzem para valores menores.
III. Os MOSFETs são preferidos em aplicações de alta frequência devido à sua baixa dissipação por comutação e menor capacitância de gate em comparação aos IGBTs.
IV. Nos retificadores trifásicos controlados, a distorção harmônica da corrente é reduzida; o fator de potência aumenta quando comparados aos retificadores não controlados.
V. Em conversores CC-CA (inversores), o uso de modulação por largura de pulso (PWM) permite controlar tanto a frequência quanto a amplitude da saída.
Está correto o que se afirma apenas em
A
I e V.
B
II e III.
C
I, III e V.
D
II, IV e V.
E
II, III, IV e V.
Sobre os dispositivos semicondutores de potência, numere a coluna II de acordo com a coluna I.
COLUNA I | COLUNA II |
1. GTO | ( ) A condução de corrente pode ser ativada para ambos os sentidos por meio de um pulso apropriado aplicado ao terminal porta. Muito usado na retificação controlada AC. |
2. DIAC | ( ) Possui condução de corrente unidirecional, sendo ativada por um pulso positivo no terminal porta. A interrupção da condução pode ocorrer quando é aplicado um pulso negativo na porta. |
3. TRIAC | ( ) Condução de corrente bidirecional. Possui apenas dois terminais. Para entrar no estado de condução, a diferença de potencial entre os seus terminais precisa superar a tensão de disparo. |
4. SCR | ( ) Condução de corrente unidirecional, que pode ser ativada com um pulso apropriado aplicado no terminal porta. Somente pode entrar no estado desligado quando a corrente de anodo é interrompida. |
A alternativa que apresenta a sequência correta que relaciona a coluna I e a coluna II é
A
4, 3, 1, 2.
B
2, 4, 1, 3.
C
1, 2, 4, 3.
D
3, 1, 2, 4.
Um conversor elevador de tensão (boost) opera com tensão de entrada de 40 V e deseja-se obter uma tensão de saída de 160 V. Considerando o conversor ideal, o ciclo de trabalho D necessário para alcançar a tensão de saída desejada é
A
0,75
B
0,50
C
0,60
D
0,25
E
1,25
Uma importante aplicação da eletrônica de potência é a conversão de corrente contínua (CC) para corrente alternada (CA). Acerca dessa conversão, assinale a opção correta.
A
Em geral, a forma de onda de saída de um conversor CC-CA não é perfeitamente senoidal.
B
Nos inversores de frequência, é importante que os dispositivos de chaveamento conduzam corrente somente em um sentido.
C
Nos inversores monofásicos multiníveis, a onda senoidal é gerada na carga de acordo com chaves que são fechadas, uma de cada vez.
D
Nos inversores monofásicos multiníveis, cada ponte H está associada a uma frequência de saída.
E
Os inversores monofásicos PWM (pulse width modulation) geram um sinal CA por meio da combinação de pequenos pulsos, chaveando a ponte H de forma a modular a amplitude desses pulsos.
O uso de dispositivos de eletrônica em sistemas de controle e automação tem se intensificado à medida que os semicondutores passam por evoluções que os tornam mais rápidos e eficientes.
O dispositivo baseado em eletrônica de potência empregado no acionamento de motores de indução trifásicos permitindo a operação com controle de velocidade e conjugado é o
A
inversor de frequência.
B
gradador tiristorizado.
C
conversor CA-CC.
D
retificador controlado.
E
conversor em configuração flyback.
O conversor DC-DC do tipo step-up é utilizado para elevar a tensão contínua de entrada para um valor superior na saída. Seu funcionamento baseia-se no armazenamento de energia em um indutor durante o tempo em que a chave está fechada e na liberação dessa energia para a carga quando a chave se abre.
Acerca do dispositivo apresentado, julgue o item a seguir.
Considerando operação ideal em regime de condução contínua, a tensão de saída (vs) do conversor step-up é relacionada à tensão de entrada (ve) por vs = 1−Dve em que D é o ciclo de trabalho (duty cycle).
C
Certo
E
Errado
Na configuração coletor comum, o transistor usualmente apresenta ganho de tensão aproximadamente unitário e baixa impedância de saída, sendo, em diversas aplicações, adequado como estágio de adaptação de impedâncias
C
Certo
E
Errado
A eletrônica industrial utiliza dispositivos de potência, sistemas de controle e circuitos especializados para operar e proteger equipamentos em ambientes industriais. Considere um sistema que envolve o controle de motores elétricos, retificadores, inversores e dispositivos para proteção e medição de energia. Nesse contexto, relacione adequadamente os elementos utilizados em sistemas de eletrônica industrial às suas principais funções ou características.
1. Diodo de recuperação reversa.
2. Tiristor (SCR).
3. Inversor de frequência.
4. Transdutor de corrente.
5. Relé de sobrecarga.
( ) Permite o controle da velocidade de motores AC, variando a frequência da tensão de saída.
( ) Dispositivo que protege motores contra correntes excessivas, desativando o circuito quando necessário.
( ) Usado para converter corrente alternada em corrente contínua, com características de recuperação rápida.
( ) Realiza a medição de corrente em um sistema industrial, fornecendo um sinal proporcional para monitoramento.
( ) Dispositivo de potência que conduz corrente apenas quando ativado por um pulso no terminal de gate.
A sequência está correta em
A
1, 4, 3, 5, 2.
B
2, 3, 4, 1, 5.
C
2, 4, 1, 5, 3.
D
3, 5, 1, 4, 2.
Os conversores CC-CC são frequentemente utilizados para realizar a compatibilização de tensão de alimentação em circuitos eletrônicos. Sobre os conversores CC-CC, assinale a alternativa correta.
A
O conversor boost é um conversor abaixador de tensão.
B
Nos conversores abaixadores de tensão, o fluxo de potência é de uma tensão mais baixa de entrada para uma tensão mais elevada de carga, em direção oposta à do fluxo através do polo chaveado.
C
Os conversores buck-boost permitem que a tensão de saída seja maior ou menor do que a tensão de entrada, dependendo da razão de trabalho D.
D
No conversor Ćuk, a transferência de energia é feita pelo diodo entre os dois indutores.
E
O conversor SEPIC não pode ser utilizado em aplicações em que a corrente extraída da entrada seja livre de ondulação.
No que se refere aos conceitos e componentes de eletrônica de potência, assinale a opção correta.
A
Os conversores de corrente contínua para corrente alternada, também conhecidos como choppers, são conversores estáticos porque não possuem partes móveis.
B
O conjunto de chaves eletrônicas não controladas, tais como os MOSFETs e o IGBT, são chamados de tiristores.
C
O semicondutor SCR pode conduzir corrente nos dois sentidos, enquanto o TRIAC só conduz corrente em um único sentido.
D
Os transistores bipolares de junção podem ser utilizados para amplificar sinais ou realizar chaveamento e podem ser utilizados como chaves para efetuar controle de potência.
E
O DIAC é um semicondutor que funciona como dois diodos ligados em paralelo que podem ser chaveados de desligado para ligado em apenas um sentido.
A realização de cursos de pós-graduação lato sensu pode permitir a extensão das atribuições de engenheiros eletricistas.
C
Certo
E
Errado
Os diodos semicondutores de potência têm um papel significativo nos circuitos de eletrônica de potência. Um diodo age como uma chave para realizar várias funções, tais como: chaves em retificadores, comutação em reguladores chaveados, inversão de carga em capacitores e transferência de energia entre componentes, isolação de tensão, realimentação de energia da carga para a fonte de alimentação e recuperação da energia armazenada, etc. (Rashid, 1999). Sobre o tema, analise as assertivas abaixo:
I. Os diodos de potência podem ser considerados chaves ideais na maioria das aplicações, mas os diodos práticos diferem das características ideais e têm certas limitações.
II. Os diodos de potência são similares aos diodos de sinal de junção pn.
III. Os diodos de potência possuem maiores capacidades de potência, tensão e corrente do que os diodos comuns de sinal.
IV. A resposta em frequência (ou velocidade de chaveamento) é elevada se comparada à dos diodos de sinal.
Quais estão corretas?
A
Apenas I.
B
Apenas II e IV.
C
Apenas I, II e III.
D
Apenas I, III e IV.
E
I, II, III e IV.
Uma das aplicações práticas mais difundidas para o processamento de energia CC-CC são os conversores de potência. Estes circuitos utilizam componentes como chaves de potência (transistores), indutores, diodos e capacitores para que se possa controlar o fluxo de potência em tensão/corrente contínua, exigidos por aplicações de instrumentação e fontes chaveadas.
Considere o circuito eletrônico de potência composto por uma chave de potência S, um diodo d, um indutor L, um capacitor C alimentando uma carga R, de acordo com o esquemático a seguir:
Sabendo que “v0” é a tensão de saída, “E” a tensão de entrada (fonte) e que “D” representa o ciclo de trabalho de chaveamento aplicado à chave “S”, o ganho estático de tensão do conversor (v0/
A
∣∣∣Ev0∣∣∣=D
B
∣∣∣Ev0∣∣∣=1−D1
C
∣∣∣Ev0∣∣∣=D1−D
D
∣∣∣Ev0∣∣∣=1−DD
Em um projeto de um conversor de potência, a escolha da chave semicondutora é fundamental. Considere a diferença entre um MOSFET de potência e um BJT (Transistor Bipolar de Junção) de potência para uma aplicação de comutação. Embora ambos atuem como chaves, o principal fator que os diferencia é que
A
o BJT é uma chave controlada por tensão e é utilizado em circuitos de alta potência, enquanto o MOSFET é uma chave controlada por corrente e é mais comum em circuitos de baixa potência.
B
o MOSFET é mais rápido por ser controlado por corrente, e o BJT é mais lento por ser controlado por tensão.
C
o MOSFET é uma chave controlada por tensão, onde a tensão no terminal de porta-fonte controla a corrente de dreno; já o BJT é uma chave controlada por corrente, onde uma corrente na base controla a corrente de coletor.
D
o MOSFET é uma chave controlada por corrente, onde a corrente no terminal de porta-fonte controla a corrente de dreno; já o BJT é uma chave controlada por tensão, onde uma tensão na base controla a corrente de coletor
E
ambos, MOSFET e BJT, são chaves controladas por corrente, mas o BJT é mais eficiente para altas frequências.
Qual alternativa nomeia adequadamente os dispositivos descritos pelo parágrafo apresentado abaixo?
Estes dispositivos são o resultado dos avanços ocorridos na eletrônica de potência, baseados em componentes semicondutores de alta potência, capazes de controlar grandezas elétricas como impedância, tensão, corrente e fluxo de potência, os quais, quando instalados, permitem maior flexibilidade no controle da rede de transmissão, devido às suas características especiais de controle."
A
FACTS.
B
FCATS.
C
FTCAS.
D
FSTCA.
Nas chaves estáticas, o dispositivo de potência pode ser operado como chave, substituindo as chaves mecânicas e eletromagnéticas.
C
Certo
E
Errado
Um engenheiro precisa projetar uma bateria com tensão igual a 33,6V, resistência série não superior a 32mΩ e capacidade maior ou igual a 45Ah para ser utilizada em uma missão espacial. Para esse projeto ele tem disponível células de íons de lítio de 4,2V, resistência série de 22mΩ e capacidade de carga de 10Ah.
Considerando que as conexões entre as células são ideais, assinale a opção que indica o número mínimo de células necessário para esse projeto.
A
32.
B
36.
C
40.
D
44.
E
48.
A função de um regulador de tensão linear em um circuito eletrônico é:
A
Amplificar o sinal elétrico de entrada.
B
Converter corrente alternada em corrente contínua.
C
Manter a tensão de saída constante, mesmo com variações na tensão de entrada ou na carga.
D
Proteger o circuito contra sobrecargas e curtos-circuitos.
E
Gerar um sinal de corrente alternada.
Gerar simulado