Ao projetar ou utilizar uma fonte de alimentação, especialmente em circuitos de potência ou fontes chaveadas, é fundamental compreender o tipo de carga que ela irá alimentar. As cargas elétricas podem ser classificadas em resistivas, indutivas e capacitivas, mas neste artigo, vamos focar nas duas primeiras, que são as mais comuns em aplicações industriais e domésticas.
O que é uma Carga Resistiva?
Uma carga é dita resistiva quando consome energia elétrica sem armazená-la ou devolvê-la ao sistema. A corrente e a tensão estão em fase, ou seja, atingem seus valores máximos e mínimos ao mesmo tempo.
Exemplo de fórmula para potência consumida por uma carga resistiva: P=V⋅I=V2RP = V \cdot I = \frac{V^2}{R}
Onde:
- PP é a potência ativa (em watts),
- VV é a tensão eficaz (rms),
- II é a corrente eficaz,
- RR é a resistência da carga.
Esse tipo de carga transforma a energia elétrica principalmente em calor, sendo comum em aquecedores, lâmpadas incandescentes e resistores de potência.
O que é uma Carga Indutiva?
Uma carga é considerada indutiva quando, além de consumir energia elétrica, ela armazena parte dessa energia em um campo magnético durante parte do ciclo da corrente alternada. Isso provoca um deslocamento de fase entre corrente e tensão: a corrente atrasada em relação à tensão.
Exemplo de potência em carga indutiva: P=V⋅I⋅cos(ϕ)P = V \cdot I \cdot \cos(\phi)
Onde:
- ϕ\phi é o ângulo de defasagem entre corrente e tensão,
- cos(ϕ)\cos(\phi) é o fator de potência.
Em cargas indutivas, o fator de potência é menor que 1, indicando que parte da energia é devolvida à fonte periodicamente. São exemplos típicos: motores elétricos, ventiladores, transformadores e reatores.
Impacto na Fonte de Alimentação
As fontes de alimentação reagem de forma muito diferente a esses dois tipos de carga.
1. Carga Resistiva
- O consumo de corrente é constante e proporcional à tensão.
- Facilita o dimensionamento térmico e elétrico.
- É a carga mais amigável para fontes chaveadas.
- Não gera picos de corrente na comutação.
2. Carga Indutiva
- A corrente continua fluindo mesmo após o desligamento do switch da fonte, devido à energia armazenada no campo magnético.
- Isso pode causar picos de tensão reversa e ruído eletromagnético (EMI).
- Requer uso de diodos de roda livre (freewheeling diodes), snubbers ou clamps para proteger os componentes de comutação.
- O fator de potência reduzido pode comprometer a eficiência da fonte.
- A operação em corrente contínua (CCM) pode ser obrigatória para evitar interrupções bruscas no fluxo de corrente.
Exemplos de Equipamentos
| Tipo de Equipamento | Tipo de Carga |
|---|---|
| Chuveiro elétrico | Resistiva |
| Lâmpada incandescente | Resistiva |
| Ferro de passar roupa | Resistiva |
| Motor de indução (ventilador, compressor) | Indutiva |
| Transformador | Indutiva |
| Solenoide ou eletroímã | Indutiva |
| Geladeira | Mista (predomínio indutivo) |
Considerações de Projeto
Ao projetar uma fonte de alimentação que alimentará cargas indutivas:
- Verifique a capacidade dos diodos e MOSFETs de lidar com tensões reversas e sobretensões.
- Implemente circuitos de proteção adequados.
- Avalie o tempo de resposta da malha de controle da fonte, pois a corrente indutiva varia de forma mais lenta.
- Analise o modo de condução da fonte (CCM vs DCM) para evitar estresses térmicos e elétricos.