Sendo uma fonte CC, entrada 127 Vca e saída máxima (ajustável)
A e rendimento de
, pede-se:
a) Potência de saída máxima;
b) Potência máxima consumida da rede;
c) Potência dissipada (perdida);
d) Corrente fornecida à uma carga de
.
a) Potência de saída máxima;
b) Potência máxima consumida da rede;
c) Potência dissipada (perdida);
d) Corrente fornecida à uma carga de
Passo 1
O enunciado pede quatro coisas:
- (a) a potência de saída máxima;
- (b) a potência máxima consumida da rede (entrada);
- (c) a potência dissipada (perda) pelo sistema;
- (d) a corrente fornecida a uma carga de
alimentada a .
Dados fornecidos (peguei estes valores do enunciado):
- tensão de entrada:
; - saída máxima ajustável:
com corrente máxima (ou seja, ); - rendimento (eficiência):
.
Além disso, foi fornecida uma figura (um diagrama de blocos) mostrando um retificador entre a rede e a carga — a figura ilustra a topologia, mas os valores numéricos acima vieram do enunciado.
Passo 2
Calcular a potência de saída máxima.
Conceito e fórmula usada: a potência elétrica em corrente contínua (ou numa saída DC ideal) é dada por produto da tensão pela corrente. Sejam:
Conceito e fórmula usada: a potência elétrica em corrente contínua (ou numa saída DC ideal) é dada por produto da tensão pela corrente. Sejam:
-
= potência de saída (em watts); -
= tensão de saída (em volts); -
= corrente de saída (em amperes).
A relação é
Substituindo os valores máximos fornecidos (
e
):
Explicação simples: volt × ampere = watt, portanto a fonte pode fornecer até
na saída.
Passo 3
Calcular a potência máxima consumida da rede (potência de entrada).
Conceito de rendimento (eficiência): o rendimento relaciona a potência de saída com a potência de entrada pela definição
Conceito de rendimento (eficiência): o rendimento
onde:
-
= potência fornecida pela rede (entrada), -
= potência entregue à carga.
Isolando
:
Aqui
em forma decimal. Usando
:
Cálculo detalhado (sem pular etapas): transformar a divisão em fração
Dividindo
por
obtém-se
. Arredondando razoavelmente:
Passo 4
Calcular a potência dissipada (perda).
Conceito: a potência dissipada dentro do conversor (perdas por aquecimento, perdas em componentes, etc.) é a diferença entre o que entra e o que sai:
Conceito: a potência dissipada dentro do conversor (perdas por aquecimento, perdas em componentes, etc.) é a diferença entre o que entra e o que sai:
Usando os valores calculados:
Arredondando:
Interpretação curta: dessas
fornecidas pela rede, cerca de
vão para a carga e
são perdidos no conversor.
Passo 5
Calcular a corrente fornecida a uma carga de
a
.
Fórmula básica (lei da potência para DC):
Fórmula básica (lei da potência para DC):
onde
é a corrente demandada pela carga. Assim,
Substituindo
e
:
Observação importante (prática de prova e engenharia): essa corrente (
) é maior que a corrente máxima nominal da fonte (
). Isso significa que, se a fonte realmente limita a saída a
, ela não conseguirá suprir plenamente a carga de
a
; ou seja, a carga exigiria mais corrente do que a fonte pode entregar, levando a limitação da tensão, desligamento por proteção ou aquecimento.
Resposta
a)
b) (aprox.)
c) (aprox.)
d)
b)
c)
d)