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dossier sobre motores elétricos e controlo
tecnologia de condução CAPACITADORES DE PRÉ-CARGA USANDO RESISTORES RESISTENTES AO IMPULSO. Bert Weiss, Technical Support na RUTRONIK, Roger Renfordt, Key Account Manager na Krah
Os motores elétricos são, geralmente, controlados utilizando conversores. Os condensadores eletrolíticos são comummente utilizados para estabilizar e proteger a tensão DC na ligação DC. Há uma série de questões a considerar ao comutar estes condensadores para dentro e para fora do circuito. Quando um condensador é carregado através de uma resistência, o aumento da tensão segue uma curva sob a forma de uma função exponencial natural (Figura 1, linha azul). A corrente de carga relevante do condensador (verde), por outro lado, toma a forma de uma função exponencial natural em decadência.
corrente podem ter sobre outros componentes - certamente assim, quando sabemos que as tensões DC de 800 V são, hoje em dia, comuns nas soluções de ligação DC para conversores.
Figura 2. Carregar um condensador a 5000 µF a uma tensão de 100 V através de uma resistência de 50 Ω.
PROCESSOS DE SWITCH-ON EM CONSIDERAÇÃO DA INDUTÂNCIA DO ARAME
Figura 1. A tensão e a corrente de carga de um condensador seguem funções exponenciais naturais opostas.
A corrente máxima flui logo no início do processo de carregamento, altura em que é 100 V/50 Ω = 2 A. Após cerca de 1,5 segundos, o condensador atinge uma tensão próxima de 100 V, enquanto a corrente está perto de 0 A. Digamos que este condensador é carregado sem utilizar uma resistência, de modo que quando a voltagem é “dura”, existe apenas uma resistência específica muito baixa na linha de alimentação estimada em 10 mΩ - neste caso existe teoricamente uma corrente de até 10 000 A no primeiro momento de carregamento! No entanto, na realidade, para além da resistência ómica do fio de ligação, existem outros elementos que proporcionam resistência: a resistência ómica do condensador estimada em cerca de 25 mΩ, a resistência interna da fonte de tensão estimada em cerca de 20 mΩ, a resistência de transferência dos terminais de ligação, contactos de comutação, do máximo 5 mΩ. Isto significa que uma resistência total realista seria de cerca de 50 mΩ. Com isto, há ainda uma corrente de pico de mais de 2000 A (100 V/0.05 Ω = 2000 A). Embora esta corrente muito elevada fluísse apenas por um breve momento, ainda se pode imaginar o impacto que estes picos de www.oelectricista.pt o electricista 78
Se considerarmos não só a capacidade, mas também qualquer indutância de fio, observamos comportamentos como os observados na Figura 3. Sem entrar em detalhes, o gráfico mostra claramente que a tensão (curva azul) já não é uma função exponencial natural, oscilando em vez disso para um valor de cerca de 100 V. Em resumo, atingirá um valor até 170 V, cerca de 70% mais alto do que a tensão de saída aplicada externamente! A corrente (curva verde) também atinge um pico de cerca de 2100 A logo após a ligação devido à indutância adicional. Por outras palavras, a corrente atinge valores muito elevados e sobretensões com surtos de tensão até ao dobro da tensão aplicada externamente que, possivelmente ocorram, mesmo que todas as resistências ómicas, indutores, e condensadores a serem carregados no circuito de carga sejam contabilizados. É por isso que a comutação dura de um condensador deve ser sempre evitada. A pré-carga de um condensador permite evitar quase totalmente o comportamento acima mencionado. Comportamento semelhante ocorre quando se descarrega um condensador, razão pela qual, também é recomendado fornecer uma resistência para o processo de descarga.
Figura 3. Comportamento de um condensador durante o carregamento, tendo em conta a indutância do fio.