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Cuidados com resistor de potência


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  • Membro VIP
16 horas atrás, alexandre.mbm disse:

 

@faller, obrigado pela contribuição. Mas minha intenção é diminuir o calor enquanto soldando, e não economizar energia. Eu tenho um ferro de 40W que TALVEZ já seja muito quente para as plaquinhas de embarcados.

 

Isso eu entendi desde o princípio...

Só citei o caso do diodo para entenderes que podes reduzir a dissipação de um ferro de solda a 25%, aproximadamente, de sua capacidade final somente colocando um diodo em série com o mesmo, sem dissipação significativa...

 

Pot = V2 x R , desse modo com metade da tensão se terá, aproximadamente, 1/4 da dissipação...

Seu ferro de 40 Watts com um diodo em série passará a dissipar somente 10 Watts...

 

Só para conhecimento... Certo???

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  • Membro VIP
11 horas atrás, faller disse:

Pot = V2 x R , desse modo com metade da tensão se terá, aproximadamente, 1/4 da dissipação...

Seu ferro de 40 Watts com um diodo em série passará a dissipar somente 10 Watts...

 

Sim, eu estava errado assumindo que seria algo próximo da metade.

Contudo, penso que a formulação seria assim:

 

P = U² / R

 

para U = v, P = v² / R

para U = v / 2, P = (v / 2)² / R = (v² / 4) x (1 / R) = (1 / 4) x (v² / R)

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@alexandre.mbm ,

 

Bom .... devo estar ficando idoso .... de onde vocês estão tirando esse resultado de 1/4 da potência usando um diodo em série ?

 

Não podem usar essas fórmulas, elas só valem para tensão constante (DC) .

 

O conceito aqui é que com o diodo em série chega apenas meia senóide gerando aquecimento do resistor, ao invés de uma senóide inteira. Temos de pensar em termos de RMS.

 

Nem preciso usar nenhuma conta para saber que a potência RMS cai para a metade se eu aplico energia apenas na metade do tempo !!!

 

A resposta correta é que o diodo em série reduz a potência do ferro pela metade.

 

Paulo

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Até fazia sentido ser 1/4 da potência. O interessante foi ver os dois maiores patrimônios do Fórum do Hardware comer mosca nisso, mas errar é humano, quantas vezes eu errei terrivelmente mesmo tendo total domínio do assunto (neste caso se eles disserem 1/4 eu vou acreditar primeiro, e talvez depois caia a ficha, bem depois).

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  • Membro VIP
4 horas atrás, aphawk disse:

Bom .... devo estar ficando idoso ....

 

A resposta correta é que o diodo em série reduz a potência do ferro pela metade.

Paulo

Eu me trai, mil desculpas, você tem toda a razão, o diodo reduz a potência dissipada a metade..

Deixa que quem tá ficando velho sou eu....:tw_grimace:

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@alexandre.mbm,

 

A fórmula conhecida como lei de Ohm se aplica direitinho e sem nenhuma interferência apenas quado a tensão é DC, tipo contínua, e com valor fixo. Inclusive a fórmula da potência que você usou é simplesmente uma derivação da Lei de Ohm.

 

Quando a tensão não é contínua e com valor fixo, entra aqui o conceito de Valor Eficaz, que pelo que eu me lembro de uma simplificação usada por um professor meu na faculdade ( perdoem-me o minimalismo ) :

 

Tensão Eficaz ( Rms ) é o cálculo de uma tensão DC equivalente que aplicada a um resistor produz a mesma dissipação da tensão que se está medindo.

 

Ou seja, quando medimos a tensão na rede AC de 110V, temos uma tensão pico a pico de 155,1 Volts, que se aplicada em um determinado resistor faz ele ter o mesmo aquecimento de uma tensão DC de 110V aplicada nesse mesmo resistor.

 

Então, quando tratamos de senóides, CADA SEMICICLO é responsável por um determinado aquecimento ( assim não preciso me preocupar com cálculos integrais ) , e se em vez de 120 semiciclos em um segundo eu tiver apenas 60 semiciclos, produzi apenas metade do aquecimento total.

 

 

@faller ,

 

Opa meu amigo, saiba que eu lí o post, e olhei o conceito e a matemática, e num primeiro momento também pensei que estava certo !

 

Depois ví a resposta do @alexandre.mbm , e também estava tudo certo ...

 

Quando vi a sua resposta ao Alexandre, também achei tudo certinho !!!!!

 

Mais tarde, me lembrei que eu também fiz um redutor desses com diodo em um ferro de 60 Watts que eu tinha, e até pensei comigo : "interessante como aquele meu ferro de soldar aquecia tão bem só com 15 watts"  heheheh ! Foi aí que caiu a ficha : " nossa, só 15 watts ??????? joguei fora meu ferro de 20W porque era fraco, como esse com 15W esquentava mais que o meu antigo de 20W ?????" Fiquei encucado pensando nisso .....

 

Foi aí que eu percebi que todos nós estávamos usando fórmulas de DC para um sinal AC, resolvi rabiscar num papel o cálculo do RMS  e ví que algo não estava batendo !

 

Estamos mesmo ficando um pouco mais idosos kkkkkk mas temos um bom crédito no Fórum, e principalmente você tem um crédito muito maior do que todos os outros, e olha, desde que eu entrei aqui, em 2008, foi o primeiro equívoco que eu lí !

 

Um abraço, meu amigo !

 

Paulo

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  • Membro VIP
1 hora atrás, aphawk disse:

Foi aí que eu percebi que todos nós estávamos usando fórmulas de DC para um sinal AC, resolvi rabiscar num papel o cálculo do RMS  e ví que algo não estava batendo !

 

Pior que eu tinha lido por aí, fora do fórum, que podia usá-las. Tinha concluído que não havia outro jeito. Até investira uma meia tarde buscando "fórmulas de AC" que nunca apareceram. Você pode nos falar um pouco de como são os tais rabiscos para a consideração do RMS? Eu não faço ideia.

 

Uma coisa que chama a atenção é tomarmos conhecimento do valor 155,1 V para logo voltarmos aos 110 V. Isso me diz para aplicar Lei de Ohm nesses 110...

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@alexandre.mbm ,

 

Em se tratando de potência segue a definição :

 

 

Captura de Tela 2016-12-02 às 14.08.25.png

 

Repare que envolve a integração do quadrado da função da tensão, que é justamente para compensar valores negativos que também vão produzir energia, e ao final é tirada a raiz quadrada para compensar.

 

Se lembrar que no gráfico cartesiano a integral de uma função é a área que a figura representativa ocupa, a gente percebe que tem de ser sempre proporcional à área !

 

Então, olhando a área que representa a tensão sobre o resistor, se colocar um diodo em série ele corta justamente metade da área, e então a potência tem de cair pela metade.

 

Por esse motivo que eu disse que nem precisava fazer contas.

 

 

adicionado 9 minutos depois
2 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Uma coisa que chama a atenção é tomarmos conhecimento do valor 155,1 V para logo voltarmos aos 110 V. Isso me diz para aplicar Lei de Ohm nesses 110...

 

Nesse caso você não está errado, pois está fazendo cálculos em RMS , por exemplo calculando a dissipação em um resistor de 1000 ohms você faz   110 x 110 / 1000 = 12,1 Watt, pois os 110V são o valor equivalente de uma tensão DC.

 

Por isso que os novos multímetros True RMS ajudam muito a medir tensões em diversos pontos porque dá para fazer cálculos de tudo usando a velha lei de ohm, inclusive cálculo de potência !

 

Paulo

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  • Membro VIP

@aphawk , fantástico! Resposta excelente. Agora eu vou reaprender o básico sobre derivadas e integrais. :D

 

Tenho um multímetro barato, provavelmente não True RMS. Mede 219 V aqui na tomada. Isso por certo é próximo do RMS, não é? Há algo que eu possa fazer com tal valor?

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@alexandre.mbm ,

 

Provávelmente sua tensão nominal é 220 Volts.

 

Para tensões puramente senoidais, seu multimetro mostra a tensão igual à Rms, pois foi calibrado para isto.

 

Se a tensão a ser medida não for puramente senoidal, seu multimetro vai mostrar um valor que não corresponde mais à tensão RMS !

 

Por exemplo, a saîda de uma ponte retificadora de 4 diodos, sem o capacitor, se você ligar seu multímetro na saída vai ler um valor totalmente diferente do Rms.

 

Paulo

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@alexandre.mbm,

 

Sim, pois se há alguma harmônica, não é um sinal senoidal puro.

 

Mas um multímetro do tipo True RMS vai mostrar o valor correto, mesmo com harmônicas, e claro, dentro da limitacão de frequência ( e de preço )  do mesmo.

 

Um multímetro simples mas que já tenha True RMS como o Minipa ET-2042E consegue medir corretamente sinais AC na faixa de frequência entre 40 Hz e 1 Khz.

Mas um sinal do tipo onda quadrada só vai ser medido corretamente se tiver frequência abaixo de 200 Hz, o que quer dizer que ele tem problemas com sinais acima dessa frequência, e portanto com as harmônicas acima de 200 Hz.

 

Já o modelo ET-2587 consegue medir sinais tanto AC como AC+DC , isto é, sinais que tenham uma tensão DC somado a uma componente AC, com frequências até 2 Khz, e qualquer forma de onda, inclusive totalmente quadrada, até 2 Khz. Ele não apresenta o problema do ET-2042E e mede corretamente qualquer harmônica até os 2Khz !

 

Em 99,9% dos casos, trabalhamos com sinais cuja frequência fundamental é 60 Hz, mas que sofram alterações, como por exemplo um TRIAC controlando uma carga, o que gera as famosas harmônicas tanto pares como impares, sempre com múltiplos da frequência de 60 Hz.

 

Se o seu multimetro mede sinais até 200 Hz, devido à limitações por ser de baixo custo, como o ET-2042E, ele não consegue acompanhar além da terceira harmônica, e vai apresentar erros na medição, mesmo sendo True Rms . Aí vai depender muito da distorção do sinal. Alguns sinais possuem valores das harmônicas que decrescem muito rapidamente, então o erro pode ser baixo. Outros sinais podem ter valores de harmônicas que decrescem lentamente, isto é, os sinais além da terceira harmônica possuem amplitude significativa, e nesse casa a medida vai estar bastante errada.

 

Já se eu tiver um multimetro top, como o que citei acima ET-2587, que mede qualquer coisa até 2 Khz,  ele vai medir corretamente todas as harmônicas até a harmônica de numero 33 , o que permite uma medição bem precisa, pois o valor de uma harmônica acima da de numero 33 com certeza é muito baixo.

 

Já que você pretende rever Derivadas e Integrais, sugiro rever também Transformada de Fourier para ver alguns sinais famosos decompostos em suas harmônicas, e vai entender o que eu disse acima.  :tw_grin:

 

Paulo

 

 

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Este ET-2587 é  muito caro, 1471 reais neste lugar http://www.tecnoferramentas.com.br/multimetro-digital-cat-iv-600v-true-rms-usb-filtro-passa-baixa-corrente-20a-minipa-et_2587/p (no mercado livre parece que está ainda mais caro). Eu tenho um multímetro um pouco mais barato, o Fluke 87, que eu comprei usado no eBay há uns anos atrás, e na época me custou mais de 200 USD, é um ótimo multímetro mas parece ser um pouco inferior ao ET-2587, mesmo assim me quebra um bom galho. Eu posso não ser engenheiro eletrônico como alguns aqui, mas eu gosto de ter umas ferramentas de qualidade, que fica limitado apenas a o que o meu dinheiro consegue pagar (cansei de comprar ferramentas de qualidade inferior, pois se acaba gastando duas vezes ou até mais, até conseguir acertar e comprar uma que preste).

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@Intrudera6 ,

 

Nisso você tem razão. Melhor economizar até poder comprar um bom aparelho.

 

Eu tenho um mutimetro bem vagabundo, um Ya Xun DT9205A+, que me atende faz alguns anos em quase tudo, e para casos bem especiais tenho um MD-6601, de bancada, que eu acho a melhor relação custo/benefício que existe hoje em dia, pois o True RMS dele pode chegar a até 50 Khz, dependendo da escala a ser medida, e é de 4 1/2 digitos.

 

Pelo preço do ET-2587 compro dois do MD-6601 !!!!

 

Mas ainda assim acabei comprando semana passada um ET-2042E que estava em promoção na loja quando fui comprar uma micro retífica Dremel. Por R$ 192,00 achei um bom preço por um produto de qualidade bem superior ao meu velho Ya Xun de R$ 39,00 kkkkk !

 

Eu sempre falo aos iniciantes : compre primeiro um digital bem baratinho, pois a chance de queimar ele é bem alta kkkkkk, e só depois de ter prática com medidas de corrente passe para um bom multímetro.

 

Paulo

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Paulo,

 

Me tira uma dúvida (totalmente off-topic mas certamente  curiosidade de muita gente).

 

Porque a maioria dos aparelhos limita a altitude de operação a 2000m ou 3000m, o que acontece se eu levar estes equipamentos para altitude maior, como por exemplo para Cuzco (3400 - 3800), Puno (3800) ou outros lugares altos ? E por exemplo no rádio observatório ALMA, que fica a mais de 5000 metros no Atacama (imagino que eles usem muita eletrônica lá), os aparelhos eletrônicos tem algum problema real em operar nesta altitude ? Imagino que talvez os únicos componentes que possam ter problema com altitude possam ser os capacitores eletrolíticos.

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  • Membro VIP
9 horas atrás, aphawk disse:

Em 99,9% dos casos, trabalhamos com sinais cuja frequência fundamental é 60 Hz, mas que sofram alterações, como por exemplo um TRIAC controlando uma carga, o que gera as famosas harmônicas tanto pares como impares, sempre com múltiplos da frequência de 60 Hz.

Você pode fazer comentário quanto à diferença entre as harmônicas geradas por um dimmer em carga resistiva e as harmônicas geradas por um inversor de frequência controlando um motor de compressor rotativo?

9 horas atrás, aphawk disse:

Já que você pretende rever Derivadas e Integrais, sugiro rever também Transformada de Fourier para ver alguns sinais famosos decompostos em suas harmônicas, e vai entender o que eu disse acima.

Nunca cheguei à Transformada. Não tenho Ensino Superior completo. Agradeço se puder compartilhar alguns links, mas não precisa investir tempo ensinando-me. Aliás, prefiro que não o faça.

adicionado 2 minutos depois
8 horas atrás, Intrudera6 disse:

Eu posso não ser engenheiro eletrônico como alguns aqui, mas eu gosto de ter umas ferramentas de qualidade, que fica limitado apenas a o que o meu dinheiro consegue pagar (cansei de comprar ferramentas de qualidade inferior, pois se acaba gastando duas vezes ou até mais, até conseguir acertar e comprar uma que preste).

Ferramentas adequadas são caras. Não vejo nem como uma questão de qualidade. É mais funcionalidade mesmo.

adicionado 7 minutos depois
18 minutos atrás, Intrudera6 disse:

Me tira uma dúvida (totalmente off-topic mas certamente  curiosidade de muita gente).

@Intrudera6 , se você criar um tópico, eu o assino. Acredito que @aphawk também o assinará.

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6 horas atrás, alexandre.mbm disse:

Você pode fazer comentário quanto à diferença entre as harmônicas geradas por um dimmer em carga resistiva e as harmônicas geradas por um inversor de frequência controlando um motor de compressor rotativo?

 

Nunca pesquisei como funciona o motor dos compressores rotativos. Dependendo da maneira que ele seja acionado, pode ser um pesadelo ver o espectro gerado !

 

Já um Triac com carga puramente resistiva vai sempre gerar harmônicas impares, e quase sempre a amplitude da  quinta harmônica é da ordem de 10% do valor da fundamental, o que significa que acima de 300 Hz a energia do sinal gerado pelo Triac é bem baixa.

 

Paulo

 

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  • Membro VIP
54 minutos atrás, aphawk disse:

Nunca pesquisei como funciona o motor dos compressores rotativos. Dependendo da maneira que ele seja acionado, pode ser um pesadelo ver o espectro gerado !

 

Tenho em mente uma acondicionado "inverter" de 18.000 BTU. Estou me preocupando em como ligá-lo por aqui.

Acho que se o fabricante tivesse corrigido a bagunça na saída ele faria propaganda disso. O manual orienta instalação em circuito separado, então estou assumindo que as harmônicas estarão lá.

 

Caso queiram falar a respeito, por favor usem o tópico.

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  • Membro VIP

Por certo é o seguinte:

 

diodos-e-ondas.png

 

Citação

 

Na consideração da área integral para a potência:

  • Retificação em meia onda divide amplitude e período
    • 1/2 x 1/2 = 1/4 da potência (área)
  • Retificação em onda completa divide somente a amplitude
    • 1/2 x 1 = 1/2 da potência (área)

Se for assim, para de um ferro de 60 W tirarmos 30 W, devemos usar 4 diodos ou uma ponte retificadora já pronta como componente.

 

 

Update de 3 dias depois: @aphawk detectou que a citação acima é ERRO.

 

Gráficos de potência com valores de pico:

 

diodos-e-ondas-pot.png

 

Fica evidenciado que com a retificação de onda completa temos, no gráfico de potência, duas vezes mais área para integrar. O dobro de ondas iguais.

 

E quando eu coloquei um capacitor de 10 uF ...

 

diodos-e-ondas-10uF.png

 

Parece que o que eu procuro é a soma das seguintes integrais de potência:

  1. Retificação em onda completa (120 Hz)
  2. Descarga de capacitor a partir do valor de pico (120 Hz) 

Isso, para não dimerizar mas aproximar o valor fixo de um capacitor. Teoria...

 

Referências iniciais para estudo da descarga do capacitor:

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  • Membro VIP

Eu estou pensando em fazer o seguinte remendo no projeto:

 

ferro-de-solda-de-75-a-100.png

 

Fica 15 mA no LED.

 

Já tenho:

 

1 x chave

1 x 220R de 5 W

1 x 330R de 10 W

1 x 100R de 1/4 W

1 x LED

 

A pequena lista de novas compras:

 

1 x 220R de 5 W

2 x 100R de 1 W

 

Isso vai ser barato e parece correto, bem dimensionado segundo as várias orientações recebidas.

 

A quem interessar, há o anexo calculos-finais.txt usado no aprendizado.

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Em 04/12/2016 às 15:34, alexandre.mbm disse:

Na consideração da área integral para a potência:

  • Retificação em meia onda divide amplitude e período
    • 1/2 x 1/2 = 1/4 da potência (área)
  • Retificação em onda completa divide somente a amplitude
    • 1/2 x 1 = 1/2 da potência (área)

Se for assim, para de um ferro de 60 W tirarmos 30 W, devemos usar 4 diodos ou uma ponte retificadora já pronta como componente.

 

Está errado. A retificação em meia onda dá a metade da potência, mas a de onda completa dá a potência total, a mesma de se não tivesse nenhum diodo !

 

Paulo

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