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Resoluções de eletrônica de potência
Tipologia: Exercícios
1 / 211
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(1-1)
(1-2)
(1-3)
Time
0s 5us 10us 15us V(V2:-)
-20V
0V
20V
40V
(3.150u,-1.052)
(3.150u,-1.052)
96.46n,23.94)
(1-4)
T i m e
0 s 2 u s 4 u s 6 u s 8 u s 1 0 u s 1 2 u s 1 4 u s 1 6 u s V ( V 2 : - )
0 V
5 V
1 0 V
1 5 V
2 0 V
2 5 V
( 3. 8 3 3 3 u , - 1. 0 5 1 7 )
( 8 0 0. 0 0 0 n , 2 3. 9 2 4 )
6 10 14
0 0 6 10
T^ ms^ ms^ ms
ms ms
W p t dt dt dt dt J
or W PT ms mJ
2-6)
dc avg
avg
avg
a I A P W
b I A P W
2-7)
a)
2
0
25sin 377.
25sin 377 1.0sin 377 25sin 377 12.5 1 cos 754.
R
T
R
v t i t R t V
p t v t i t t t t t W
P p t dt W T
b)
3
0
10 10 377 1.0 cos 377 3.77 cos 377.
3.77 cos 377 1.0sin 377 sin 754 1.89 sin 754. 2
L
L
T
L
di t v t L t t V dt
p t v t i t t t t t W
P p t dt T
c)
0
12 1.0sin 377 12sin 377.
T
dc
p t v t i t t t W
P p t dt T
2-8) Resistor:
2
1/60 1/60 1/ 2
0 0 0 0
8 24sin 2 60.
8 24sin 2 60 2 6sin 2 60
16 96sin 2 60 144sin 2 60.
16 96sin 2 60 144sin 2 60 1/ 60
T
v t i t R t V
p t v t i t t t
t t W
P p t dt dt t dt t T
2-9) a) With the heater on,
2 2 2
sin 120 2 12.5 2 sin 3000sin
max 3000.
m m m
m m
p t V I t t t
p t W
b) P = 1500(5/12) = 625 W.
c) W = PT = (625 W)(12 s) = 7500 J. (or 1500(5) = 7500 W.)
2-10)
0 3
t
L L
L
i t v t dt d t t ms L
i ms A
a)
b) All stored energy is absorbed by R: WR = 0.648 J_._
c)
16.. 40
R R
S R
T ms
d) No change in power supplied by the source: 16.2 W.
2-13)
a) The zener diode breaks down when the transistor turns off to maintain inductor current. b) Switch closed: 0 < t < 20 ms.
L L
L L
L
di t v V L dt
di v A s dt L
at t ms i A
Switch open, zener on:
12 20 8.
L
L L
v V
di v A s dt L
t to return to zero
i t ms
Therefore, inductor current returns to zero at 20 + 30 = 50 ms. iL = 0 for 50 ms < t < 70 ms.
c)
Time
0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms W(D1)
0W
40mW
80mW
SEL>>
Zener inst. power
W(L1)
-40mW
0W
40mW
Inductor inst. power
d)
0
L T
Z Z
P p t dt W T
2-14) a) The zener diode breaks down when the transistor turns off to maintain inductor current.
b) Switch closed: 0 < t < 15 ms.
L L
L L
L
di t v V L dt
di v A s dt L
at t ms i A
Switch open, zener on:
20 30 10.
L
L L
v V
di v A s dt L
t to return to zero
i t ms
Therefore, inductor current returns to zero at 15 + 30 = 45 ms.
iL = 0 for 45 ms < t < 75 ms.
c)
Time
0s 20ms 40ms 60ms 80ms W(D1)
0W
100W
200W
SEL>>
Zener inst. power
W(L1)
-200W
0W
200W
Inductor inst. power
2-19)
2 2 2
2 2 2
0 0 1
cos 2
2.0 1.5 cos 20 cos 115 7.. 2 2 2 2
cos(4 60 45 ) cos 4 60 135
rms
rms
m m n n n
Notethat t is t
2-20)
0
1 1
1 1 1
2 2
2 2 2
0 0 1
cos 2
300 5 cos 62.1 cos 7 2 2
m m n n n
dc V V
Y R j C j
Y j
Y R j C j
Y j
5.1
2-21) dc Source:
Resistor:
2
2 2 2 0 1, 2,
0
1
2
2 2 2
2
rms
rms rms rms
rms
R rms
j
j
2-22)
2
0 0
1
2
2 2 2
2 2
rms
rms
rms rms
j
j
2-23)
0 0 ^ 1
m m n n n
(^)
n Vn In Pn ∑Pn
0 20 5 100 100
1 20 5 50 150
2 10 1.25 6.25 156.
3 6.67 0.556 1.85 158.
4 5 0.3125 0.781 158.
Power including terms through n = 4 is 158.9 watts.
b)
2 2 2 10 6 3
8.. 2 2 2
rms
rms rms
pf S
c)
rms
rms
d)
2 2 6 3
2-28) a)
cos 40 0 0 781. 2 2
P P n W
b)
2 2 2 12 5 4
9.. 2 2 2
rms
rms rms
pf S
c)
rms
rms
d)
2 2 5 4
2-29)
1, 2,
2 2
rms rms
rms peak
I A I graphically
a) P^ ^ V 1,^ rms I 1,^ rms cos^ 1 ^ 1 ^ 240 5.66 cos 0 ^ ^1358 W.
b)
rms rms^240 6.
pf S V I
c)
rms I rms
d)
rms
rms
e)
peak
rms
crest factor I
2-30)
1, 2,
2 2
rms rms
rms peak
I A I A graphically
a) P^ ^ V 1,^ rms I 1,^ rms cos^ 1 ^ n ^ 240 10.6 cos 0 ^ ^2036 W.
b)
rms rms^240 10.
pf S V I
c)
rms I rms
d)
rms
rms
e)
peak
rms
crest factor I
Time
0s 4ms 8ms 12ms 16ms 20ms I(I1) V(V1:+)
0
20
SEL>>
W(I1) AVG(W(I1))
-400W
0W
400W
Inst Power
Avg Power (20.000m,60.000)
S(W(I1))
0
Energy (20.000m,1.2000)
2-33) Average power for the resistor is approximately 1000 W. For the inductor and dc source,
the average power is zero (slightly different because of numerical solution).
Time
0s 5ms 10ms 15ms 20ms AVG(W(R1)) AVG(W(L1)) AVG(W(V1))
-1.0KW
0W
1.0KW
2.0KW
Average Power
Vdc
Inductor
Resistor
(16.670m,-30.131u)
(16.670m,189.361u)
(16.670m,0.9998K)