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Cuidados com resistor de potência


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@aphawk, talvez eu tenha usado as palavras erradas. "retificação em meia onda" vs. retificação em onda completa". Acho que eu não sei o que é "retificação". Mas veja os gráficos. Parece-me que simulador informa um valor de pico que não condiz com a realidade. O que eu quis afirmar (provavelmente com os nomes errados) é consistente com o que você tem me ensinado sobre a integração e o RMS, não?

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@alexandre.mbm ,

 

Retificar um sinal significa não deixar a parte de tensão negativa passar.

 

O seu simulador está certo sim. Em termos de potência dissipada, uma tensão positiva de 10V produz a mesma potência do que uma tensão de -10V.

 

Imagine uma senóide, por exemplo a sua rede de 220Volts.

 

Após retificar ela em onda completa, ela não vai mais apresentar tensão abaixo de zero volts, mas a parte que antes apresentaria tensão negativa vai ser "espelhada" em relação ao zero volts, isto é, onde deveria ter -10 Volts vai ter 10 Volts. Ou seja, sempre existirá tensão sobre a carga, exceto nos raros momentos onde a tensão da saída chega a zero, quando o sinal de entrada cruza a linha de zero volts.

 

A área que antes estava abaixo do zero volts vai estar acima dele, portanto a potência dissipada será a mesma.

 

Quando usamos apenas um diodo em série, que é a retificação em meia onda , na saída teremos apenas a parte positiva da senóide, pois quando a tensão de entrada vai para abaixo de zero, não aparece nenhuma tensão na saída do diodo, portanto durante metade da duração da senóide ( cerca de 9 milisegundos no caso de frequência de 60 Hz ) a tensão de saída será zero.

 

Por isso que neste caso de retificar em meia onda temos apenas metade da potência.

 

Paulo

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  • Membro VIP
Citação

 

@aphawk , o que estou afirmando está baseado no que você começou a ensinar. Acredito que você está deixando passar o seguinte detalhe:

 

Na corrente alternada, o diodo divide a tensão pela metade, então os cálculos passam a ser com essa tensão. Por isso temos mais um multiplicador 1/2. Ou seja, a tensão que aparece em cima daqueles componentes que estão após a retificação, seja ela de meia onda ou de onda completa, é 110 V contínua não-estabilizada, e não mais 220 V.

 

retificada.png

 

Para facilitar a interpretação dos gráficos, assuma R = 1 então P = U²

 

 

Vixe! É mesmo...

Está errado o que escrevi antes e agora deixo na citação acima.

 

retificada.png

 

Entendi. Sempre foi 110 para a integral...

 

Obviamente a escala dos gráficos está toda distorcida. Se fosse a mesma escala de representação para os quatro gráficos, os três gráficos de potência (P)  deveriam ter o quadrado da altura do gráfico de tensão (U).

 

Obrigado, @aphawk!

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@alexandre.mbm  ,

 

Ué, eu apenas disse que realmente a escala está errada porque na retificação não muda o valor do pico de tensão. 

 

Nos seus 4 gráficos apresentados por último, apenas o terceiro gráfico apresenta metade da potência. O segundo e o quarto possuem a potência inteira.

 

Paulo

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  • Membro VIP
1 hora atrás, aphawk disse:

Nos seus 4 gráficos apresentados por último, apenas o terceiro gráfico apresenta metade da potência. O segundo e o quarto possuem a potência inteira.

 

Sim. O reconhecimento de que você estava certo todo o tempo. Obrigado por estar participando. Tenho aprendido com o tópico. Com todos vocês e agora isso especialmente com você.

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  • Membro VIP

@aphawk, agora, depois que fiz um monte de cálculos e simulações, estou um tanto confuso. De fato, cedo você me chamou a atenção para o fato de eu estar usando as fórmulas da Lei de Ohm, que não são para AC. Eu olho para os gráficos de potência no simulador e percebo que tenho um valor de pico mas não a integração.

 

ferro-potencia.png

 

Talvez eu possa considerar que 60 Hz seja o bastante para, no caso presente, eu desprezar o erro da falta de integração?

 

Pois o que está me importando são as potências. Não acho que usar integrais fará diferença relevante nas temperaturas finais do ferro, por causa da frequências. Será?!

 

Pois se eu fosse considerar que as potências, pela de Lei de Ohm, não estão integrando em AC... o valor integrado seria menor do que em DC (área retangular).

 

E 37,5 já menos do que 40!

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@alexandre.mbm ,

 

Me faz um favor, pode passar exatamente essa simulação para eu entender o que que é que está lá, como por exemplo a tensão alternada que você está usando, e no caso da bateria qual a tensão que está nela também....

 

E o gráfico de baixo é o da potência sobre a carga , mas eu não conheço esse simulador o suficiente, pode me passar o link disso do jeito que está acima ?

 

Paulo

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  • Membro VIP

@aphawk , última simulação no Falstad: R em DC ou AC

 

Uma coisa que podemos observar é que o passo para a plotagem da ondulação de potência é apenas de 5 µs. Não sei o porquê. Com um passo ligeiramente maior realmente a potência fica praticamente integrada. Deve ser isso.

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Num circuito AC como estes, se você tem 220v AC em cima de um resistor de 1.3K, você tem potência RMS de 37.2 watts.

 

Contudo uma tensão de 220Vac, na verdade trata-se apenas de um valor médio, pois a onda oscila de zero até 310V DC formando a senoide. 

 

Então na circunferência da onda, se você iniciar a medição no começo da onda, no zero, você terá Zero de potência no zero da senoide, e também terá todos os valores de potência com subdivisões infinitas até 74 watts no topo da senoide, pois o topo atinge 310V DC. 

 

Porém, para efeito de aquecimento o que vale é o valor RMS. O valor RMS é uma média quadrática.

Antigamente existia um multímetro que media a tensão usando um Chip que tinha um resistor internamente.

Ao medir uma certa tensão, o resistor aquecia e algum tipo de sensor térmico media a temperatura do resistor, traduzindo a temperatura em uma escala que dava o valor da tensão.

Era uma forma de medir tensão TRUE-RMS. Assim o multímetro media a tensão com precisão, mesmo se a forma de onda fosse diferente de senoidal.

 

Hoje em dia usam processos matemáticos.  

 

 

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  • Membro VIP

@albert_emule , você está dizendo para eu relaxar e continuar com o que está feito?

 

Meu receio é que o erro aumente dentro do circuito, à medida que eu vou para tensões menores por aplicação dos resistores. O valor inicial de 220 V deve estar OK, muito próximo do RMS. Como @aphawk é calibrado para chegar a ele. O problema é que os outros valores todos, eu calculei aplicando Lei de Ohm em cadeia. E também estou confiando no simulador, que parece estar batendo com meus cálculos.

 

Todo o tempo estou assumindo que o ferro de solda usa resistor de niquelina, que tende a não variar a resistência pela temperatura.

 

O último circuito ao qual cheguei foi o seguinte:

 

ferro-leds.png

 

Ferro de solda a 50, 75 ou 100%

 

1x fusível 0.5 A

2x chave gangorra

2x 220R 5W

1x 330R 10W

6x 4R7 2W

3x LED

2x 100R 1/2 W

1x 100R 1/8 W

3x 1N7407

 

Estou "tentado a tentá-lo", apenas porque me precipitei e tenho mais da metade dos componentes. Sei que o dimmer é mais simples, flexível, barato e econômico, mais inteligente. Bem mais! Mas de uma forma ou de outra, eu não deixarei de experimentar algo com os resistores de potência, ainda que sem implementação final.

 

Update

 

Eu tenho aqui circuitos mais interessantes para o acendimento dos LEDs, usando capacitor 180 nF e Zenner. Se a questão da potência pudesse mesmo ser resolvida com meia onda e capacitor, eu eliminaria todos os resistores mais quentes. Quanto à segurança, nada que um fusível não resolva.

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  • Membro VIP

Alexandre, me explique, não estou entendendo...  Você tem 3 posições ai, na chave.

Pergunta 1) Numa delas o ferro deve estar ligado direto nos 220 Volts AC correto e aquele vermelho é um led, digamos led 3, que deve se manter aceso como indicativo.  O ferro seria aquele resistor de 1.300 ohms?? É isso???

Esse led receberia, por estar com um diodo em série, 110 Volts, correto???  Como esse led está em série com um resistor equivalente de 15.667 Ohms (paralelo de 3 resistores de 47k) por ele, o led, passará uma corrente da ordem de 110/15667 = 7 mA, é isso que desejavas???

O ferro haverá de aquecer a pleno e dissipar 220 ao quadrado / 1300 = 220 x 220 / 1300 = 37 Watts aproximadamente.

 

Pergunta 2) Quando a chave estiver na segunda posição se acenderá o led 2 mas não apagará o led 3 e o ferro receberá 110 Volts pois o diodo ceifará meio ciclo. A potência dissipada no ferro será de 18,5 Watts aproximadamente... É isso que imaginas???

 

Pergunta 3) O resistor equivalente será mais ou menos um de 200 ohms (calculado de cabeça mesmo) e isso estabelecerá uma tensão de cerca de 190 Volts sobre o ferro de solda, o que lhe conferirá uma potência de aproximadamente 28 Watts.. Os leds 1 e 3 se acenderão . Todos os cálculos são aproximados.. O led 1 receberá uma corrente da ordem de (220-190) / 363 = 82 mA o que lhe conferirá uma morte prematura e um brilho ótimo, dará para ler a noite só com aquele led ligado...

É isso que desejas???

 

O seu circuito é um primor de complicação, sugiro comprares duzias e duzias de led pois nem sei se esse led 1 vai durar um dia ligado...

 

Isso é o que entendi desse seu circuito. Me corrija se eu estiver errado, se tiver entendido mal o seu circuito..

 

 

 

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8 horas atrás, alexandre.mbm disse:

@aphawk , última simulação no Falstad: R em DC ou AC

 

Uma coisa que podemos observar é que o passo para a plotagem da ondulação de potência é apenas de 5 µs. Não sei o porquê. Com um passo ligeiramente maior realmente a potência fica praticamente integrada. Deve ser isso.

 

Confirmo que esse simulador está medindo errado a potência do circuito à esquerda, onde mostra 37,52 Watts. Se voce vai no circuito à direita, e substitui a tensão para 156 volts em vez de 220v ( que é o valor RMS da tensão senoidal de 220V AC ), aparece a potência correta, de pouco mais de 18 Watts.

 

Ou seja, nao sei o motivo, mas a potência do lado esquerdo está mostrando o dobro da correta.

 

Atualização - Descobrí .... a potência mostrada é o valor de pico, e nao a potência RMS !!!!!

 

Paulo

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  • Membro VIP

@faller

  1. Um dos dois erra*: você ou simulador
  2. Sim
  3. Um dos dois erra*: você ou simulador

* Nenhum dos LEDs recebe mais do que 17 mA, ou menos do que 11 mA, em nenhum momento, segundo a simulação. Porém, eu sei que resistores não são boa estratégia para acendê-los em AC, devido a variações.

 

Perceba que as chaves estão uma após a outra.

 

Estou desconfiado e pedindo supervisão de vocês exatamente porque NÃO ESTOU VENDO COMPLICAÇÃO. Estou temendo cascas de banana...

 

Coloquei resistores em paralelo para distribuir as potências. Ainda assim, o conjunto 75% pode se tornar uma torradeira em miniatura, talvez. As potências que escrevi no circuito são as simuladas, não são os limites para os resistores.

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@alexandre.mbm

 

Não confiem nos números mostrados, o simulador mostra PICO, não a potência média , quando se trata de sinais com AC.

 

Eu cheguei aos seguintes números analisando na marra :

 

Potencia Mínima : 18,12W e corrente máxima nos dois Leds acesos cerca de 14 mA em cada Led.

 

Potência Média : 27,48W ( na verdade um pouco menor por causa do Led ) e corrente em um dos Leds de 16 mA e no outro cerca de 12 mA.

 

Potência Máxima : 37,52W e corrente no Led aceso de cerca de 14 mA.

 

Muita complicação.... fora que esse simulador é uma porcaria quando mostra potência com sinais AC....

 

Paulo

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

Um dos dois erra*: você ou simulador

 

Até pode ser mas o colega aphawk encontrou os mesmos resultados que eu para a potência do ferro em cada uma das posições, onde dissipam aproximadamente:

37 Watts - com só led 3 aceso = 100% aproximadamente

18 Watts - com led 2 e led 3 acesos = 50% aproximadamente

28 Watts - com led 1 e led 3 acesos = 75% aproximadamente

É isso o desejado???

 

E quanto aos leds, não era para ser um led para indicar cada posição da chave??

 

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  • Membro VIP
7 horas atrás, faller disse:

37 Watts - com só led 3 aceso = 100% aproximadamente

18 Watts - com led 2 e led 3 acesos = 50% aproximadamente

28 Watts - com led 1 e led 3 acesos = 75% aproximadamente

É isso o desejado???

 

Sim.

 

7 horas atrás, faller disse:

E quanto aos leds, não era para ser um led para indicar cada posição da chave??

 

Admito: inicialmente sim, mas eu não consegui chegar a isso sozinho.

 

LED 3 indicaria circuito ligado em 100% ou 75% ou 50%.

LED 2 indicaria que é 50%, e não 75% ou 100%.

LED 1 indicaria que é 75%, e não 50% ou 100%.

 

Resumindo:

 

LED 3 indicaria circuito energizado! O padrão é funcionar em 100%. Funcionar em 50% seria para economizar energia e manter o ferro quase pronto.

 

@faller , para o meu entendimento, os resultados do @aphawk não estão corroborando os seus, e sim os do simulador. Valores máximos de corrente. Sei que há ondas incompletas, ainda assim. Para os LEDs, eu estou considerando os picos de corrente. Já na consideração das potências em cima dos resistores, quando em meia-onda, eu simplesmente divido por 2 o valor de pico (de potência) dado pelo simulador.

 

Eu reconheço que esses LEDs estão avacalhando um pouco as três saídas que seriam simples. A título de aprendizado, aceito sugestões. Talvez eu nunca chegue a fazer com LEDs, e apenas coloque os 100%|75% com UM chave dupla, sem indicação luminosa.

 

Update

 

@faller, você está me dizendo que para o LED importará a potência (dividida por 2 em meia onda), e não o pico de corrente? Estou ciente de que esses LEDs cintilariam.

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  • Membro VIP

Vejamos, para verificar a corrente sobre o led que no esquemático se encontra aceso, o led 3.. Na minha visão seria 110 Volts divididos pelo equivalente do paralelo de 3 resistores de 47k.

110 / 15667 = 7 mA.. Me digam onde errei???

E assim por diante...

 

E também não entendo porque dizes que os valores que calculei não batem com os do aphawk. Batem nos numerais inteiros diferindo somente nas casas decimais...

 

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  • Membro VIP

Então por certo o simulador está mesmo errado e tanto eu como o @aphawk fomos com ele. Seus valores de corrente não são os mesmos do @aphawk. Ele não encontrou 7 mA (pergunta 1) nem 82 mA (pergunta 3). Eu fui com o simulador olhando para o gráfico de corrente. Ele tem meia onda de corrente e o pico é o dobro dos seus 7 mA. Eu sei que a potência seria dividida por dois, mas talvez a corrente tenha de ser vista assim, no pico, com o vazio da meia onda (que interferirá na potência).

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1 hora atrás, faller disse:

E também não entendo porque dizes que os valores que calculei não batem com os do aphawk. Batem nos numerais inteiros diferindo somente nas casas decimais...

 

 

A única coisa que não batemos foi na corrente dos leds .... :

 

Repare a tensão direta de condução do LED que fica naquele arranjo maluco de 3 resistores em paralelo !

 

Ela é bem alta, perto da diferença de potencial que existe sobre esses  resistores em paralelo, e isso faz diminuir bastante a corrente que circula no conjunto série Resistor + LED !

 

Por outro lado, quando estiver no semi-ciclo negativo da senoide, a corrente não vai circular nesse LED, e isso vai diminuir um pouquinho a corrente que circularia no ferro de soldar.

 

Agora, @alexandre.mbm , esse simulador é uma porcaria; eu fiz os cálculos da mesma maneira que o mestre Faller, olhando o simulador.... podemos todos ter errado alguma coisa por causa dessa bomba de simulador !

 

Não leve as coisas tão a sério, meu amigo ! 

 

A maneira que eu confio é fazer isso no Proteus. Mas acredito que insistir nesse circuito é uma coisa totalmente absurda, pois pode-se fazer a mesma coisa com um simples TRIAC e alguns trimpots para se ajustar o nível de potência entregue à carga, sem ter de aguentar um mini-forno, e a mesma chave que faz o chamamento das três posições de aquecimento pode chatear três Leds totalmente separados.

 

Paulo

 

 

 

 

 

 

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  • Membro VIP
1 hora atrás, alexandre.mbm disse:

Eu sei que a potência seria dividida por dois, mas talvez a corrente tenha de ser vista assim, no pico, com o vazio da meia onda (que interferirá na potência).

Tá bom, reinventastes algumas leis da física agora. A potência cai a metade mas a corrente não??????

Alguns dos mais conhecidos cientistas acabaram de se virar em seus túmulos...

 

Esse seu modulador de potência já deu o que falar. Muito mais do que ele vale. Tem uma série de erros, é uma excrescência, usa um método absurdo para fazer as coisas e ainda faz errado..

Confiramos a corrente ou simplesmente o laço de média potência:

Os dois resistores de cima perfazem 440 ohms certo?

Os três resistores de 100 Ohms de baixo perfazem 33 ohms que em série com 330 Ohms perfazem 363 ohms que por sua vez estará em paralelo com aquele de 440 Ohms de cima.

Ora o paralelo de 363 com 440 dá 199 ohms.

Seu ferro de solda estará em série com 199 ohms. A corrente total no ferro será de 220 / (1300 + 199) = 220/1499 = 146,8 mA. A potência do ferro 0,1468 x 0,1468 / 1300 = 28 Watts.

 

A tensão sobre o ferro de solda será de 0,1468 x 1300 = 191 Volts. Como a tensão de entrada é de 220 Volts e no ferro se tem 191 Volts os restantes 29 Volts estarão sobre o resistor equivalente de 363 ohms bem como o equivalente de 440 Ohms.

29/440 = 66 mA

29/363 = 80 mA que somados resultam nos 146 mA esperados

Agora se sabe que no ramo dos led passa 80 mA que divididos por 3 dá 27 mA, mostrando que meu cálculo de cabeça que deu 82 mA se referia a todo ramo e não somente a 1/3 dele. O correto são 27 mA no led que beira seu máximo recomendável. Sim seu led vai durar mais de um dia mas não muito.. Errei por estar fazendo de cabeça e ter esquecido de dividir por 3 a corrente, pelos 3 resistores de 100 ohms.

 

Ou seja, na elaboração de seu circuito faltou, ao meu ver, inspiração, transpiração, conceituação adequada além de se transformar em um ótimo aquecedor de marmita.., queimador de perna, de dedo, etc e tal..

Por que simplificar se a gente pode complicar. Não consigo ver como parte da evolução complicar o que pode ser simples, nem com o motivo de aprender. Aprenda-se pelo simples, pelo enxuto, pelo lógico..

 

Uma coisa aprendi ao longo da carreira de cerca de 40 anos como engenheiro e mais de 50 labutando na eletrônica.

Sempre que possível, ao fazer um projeto, fosse qual fosse, engavetava o mesmo e o retomava dali a alguns meses e, esquecido do mesmo tentava analisar para entender e ao mesmo tempo revisar, simplificar, depurar, torná-lo menor, mais enxuto, mais racional sem que perdesse nenhum item de segurança, desempenho etc..

 

Isso tudo estou lhe dizendo no sentido de lhe ajudar, de lhe dar uma realimentação que seja positiva, não lute pelo "non sense", não brigue pelo errado, pelo difícil, pelo sem sentido, não se muna de ferramentas inúteis ou duvidosas ou que sequer entendas.. A eletrônica é muito mais simples do que isso.

 

 

 

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  • Membro VIP

@faller , eu lhe agradeço de verdade a atenção que tem me dado. Eu noto, por suas expressões, que você chega a se irritar. Isso está longe da minha intenção. Mas não significa que eu devo simplesmente calar e aceitar cada pormenor. Você é um mestre por aqui, de grande mérito no fórum, mas não é Deus, não é infalível em cada vírgula que escreve. Por mais que 50 anos de experiência sejam muita coisa, e por mais que você esteja certo no essencial, e por mais que os demais e eu mesmo consideremos você tecnicamente em alta conta, eu penso que tenho direito, como aprendiz mesmo, a questionar umas pequenas coisinhas técnicas, ainda. Seus conselhos finais não-técnicos são ótimos. Eu os considero. Pode ter certeza! Eu os considero. O que farei a seguir não é um tipo de desafio *****. Eu sou como um faixa branca dedicado e você é como um faixa preta de 3º dan. Eu tenho pavor de competitividade e isso muito me influenciou a deixar a área de Exatas por volta de 2006. Eu quero continuar usando o que há de mais básico na eletrônica, para aprender ou reaprender com solidez o básico primeiro. Parece inacreditável mas eu estive completamente alheio a tais conhecimentos talvez por 7 anos. Praticamente formatei o HD (mente) com o pouco de dados que tinha nele. Não vou me atrever em 220 V se não estiver seguro. Cada um de vocês está me ajudando a seu modo. Eu estou sim cogitando comprar um dimmer já pronto. É o que terminarei fazendo. Mas eu quero continuar aprendendo AC com simples resistores. Se isso é perda de tempo pra você, compreendo. Pode ir... Obrigado por ter contribuído com minha caminhada até aqui. Eu leio suas mensagens e calculo que já lhe roubei mais de 1 hora. Você não tem que fazer isso. Todo aquele que se esforça para progredir numa área de conhecimento tende a ficar como alguns de vocês infelizmente estão: aversos ao trato com os que querem aprender e que precisam ainda da dúvida. Logo nos veem como enxeridos. Não posso fazer nada a respeito. Continuarei o meu caminho.

 

[aqui estará o que penso que posso responder on-topic]

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@alexandre.mbm ,

 

Bom, coloquei o seu projeto no Proteus8, e ajustei a tensão de condução dos Leds para bater com a do seu simulador.

 

Vamos aos resultados :

 

Potência Máxima = 37,23 Watts, e corrente média no Led de 9,55 mA.

Potência Média = 27,45 Watts  e corrente média nos dois Leds de 11,3 mA e 8,16 mA.

Potência mínima = 17,67 Watts e corrente média nos dois Leds de 9,53 mA.

 

Aqui, a corrente dos Leds é a média, e não a de pico.

 

Valores de potência estão bem próximos aos que calculamos de maneira simplificada, e quanto à corrente de pico dos Leds, num primeiro instante quase cedi à tentação de multiplicar a corrente média ( RMS ) por 1,41 ... embora não seja matematicamente 100% correto fazer isto para todos os Leds em todas as situações de potência, o curioso é que dessa maneira os resultados acabam ficando bem próximos à da corrente de pico calculada de maneira simplificada...

 

Paulo

 

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