quarta-feira, 13 de dezembro de 2017

Medidores de energia eletrônicos marcam mais que os convencionais?

"Peço aos amigos que deem uma clicada nos reclames acima, na lateral direita ou inferior da página. Assim estarão ajudando este blogueiro a manter a página  e receber algum do Google".



Pois amigos que me acompanham no blogger, fui surpreendido com um pedido de consultoria para criticar a medição de um medidor fabricado por tradicional  empresa do mercado. Segundo consta, ao instalar um no-break a conta de luz quase dobrou mesmo com a corrente de entrada estando dentro do normal. Com ajuda da concessionária local eles fizeram uma medição em conjunto atrás de possíveis erros / defeitos dos dois lados. Este medidor tem programações que podem ser alteradas, assim pode medir outras grandezas elétricas. No caso ele foi selecionado para medir corrente e comparada com os amperímetros alicates, onde foram constatados valores diferentes.



Achei estranho muito estranho e fui verificar o que se estava falando no mercado e na rede sobre este tema.
Fui surpreendido mais uma vez com uma quantidade de reclamações a respeito.  A mais séria foi verificada no Rio em algumas favelas onde foi acionado até o Ministério Publico.
No final o Tribunal de justiça soltou a decisão no link abaixo;

“TRIBUNAL DE JUSTIÇA SEGUNDA CÂMARA CÍVEL AGRAVO DE INSTRUMENTO Nº 0009252-08.2012.8.19.0000 Agravante: MINISTÉRIO PÚBLICO DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO Agravada: LIGHT SERVIÇOS DE ELETRICIDADE S/A Origem: JUÍZO DE DIREITO DA 4ª VARA EMPRESARIAL DA COMARCA DA CAPITAL”


Consultei o INMETRO pela rede, sobre a homologação do instrumento citado pelo meu amigo no inicio do texto. Realmente o equipamento estava homologado pelo órgão público federal seguindo as resoluções da ANEEL.

Como eu poderia de alguma forma condenar um instrumento homologado de uma multinacional, usado em vários paises?
A questão é que muito destes instrumentos tem comunicação e permite que os funcionários das concessionárias façam as leituras sem precisar entrar nas residências entre outras novidades tecnológicas.

Então veio uma luz através do próprio fabricante que respondeu a concessionária e ao meu amigo sobre este questionamento de medir a mais, diz o texto numa parte;

“ -  Baseado em informações de nossos clientes e testes realizados no nosso laboratório, foi possível confirmar que  alguns modelos de inversores geravam harmônicos de alta freqüência, influenciando na medição de corrente devido às características derivativas do sensor, fazendo com que o medidor registrasse valores  alterados de energia consumida e fornecida.”

Mais a frente diz;
“ ... a produção e revisão D do ASIC de medição utilizado, permitiram um aumento da imunidade do circuito de medição de corrente quanto a tais interferências ( harmônicos de alta freqüência) e,  desde o inicio de março de 2017.

Isso é surreal, deve ser por isso que o tribunal de Justiça do Rio mandou voltar aos velhos medidores. Onde esta o estatuto de defesa do consumidor, onde esta a ANEEL  e o INMETRO?
Como o incauto consumidor que compra, por exemplo; um chuveiro de controle eletrônico ou um dimmer para controlar luz da casa, a vai saber que pode pagar mais por usar estes equipamentos também homologados e vendidos no comércio em geral?

Mas eu aqui fiz um estudo dos porquês acontece isso.

A primeira coisa que vem a mente é a medição padrão usado e o que ela diz;

Em matemática, a raiz do valor quadrático médio ou RMS (do inglês root mean square) ou valor eficaz é uma medida estatística da magnitude de uma quantidade variável. Pode-se calcular para uma série de valores discretos ou para uma função variável contínua. O nome deriva do fato de que é a raiz quadrada da média aritmética dos quadrados dos valores. É um caso especial da potência média com o expoente p = 2.



Numa medição com harmônicos vai causar um erro:

Numa medição senoidal o valor vai dar correto;


Agora que vem a questão do “erro”, é muito provável que os medidores meçam de outra forma, ou seja, como os instrumentos de medição de precisão em tru-rms.

O que é a medição tru-rms?

True-rms”. “RMS” significa “root-mean- square”(raiz-média-quadrada). Vem de uma fórmula matemática que calcula o valor “efetivo” (ou valor de aquecimento) de qualquer forma de onda ac.
Equipamentos ditos TRUE RMS, são capazes de fornecer o valor RMS verdadeiro, não importando o tipo de carga e, por conseqüência, o tipo de distorção do sinal. Mas dependendo do tipo de harmônico pode marcam um pouco mais em se tratando de corrente.






Concluindo:

Em carga convencional e senoidal nenhum problema os testes foram feitos em vários lugares e até pelo INMETRO.

Mas numa rede com harmônicos...
É necessário que as autoridades tomem uma posição sobre isso, pois do outro lado temos algumas inovações tecnológicas que vieram trazer benefícios a todo público consumidor como, por exemplo;
- As novas televisões têm fonte chaveada.
- Os computadores têm fontes chaveadas,
- Os novos condicionadores de ar inverter têm acionamento chaveado.
- Alguns chuveiros têm chaveamento e controle eletrônicos.
- Os celulares têm fontes chaveadas.
- Temos outros eletrodomésticos que também podem gerar algum tipo de harmônico como o fogão de indução.
- Alguns prédios têm elevadores controlados por acionamentos eletrônicos.
- No-breaks etc.

Então é preciso que se defina primeiro que nível de harmônico permitido e depois sim o tarifamento como foi o caso do fator de potencia.

O que não pode é chegar à casa do usuário, trocar o medidor e de uma hora para outra dobrar a conta de luz.
Se for permitido o uso eletrônico, por exemplo, do controle de um chuveiro ou de um dimmer que se defina qual percentual é permitido e se exija dos fabricantes filtros que limitem os valores da distorção de um lado. Do outro lado, que se exija dos fabricantes de medidores eletrônicos que a medição só ocorra baseado no definido acima e com tempo para todos se adequarem. Lembram da mesma situação em alguns medidores de água no passado que media até o ar dos canos, pois é algo similar. É preciso que as autoridades normalizem os dois lados, o que não pode é o consumidor que é a parte mais fraca na situação pagar por isso.

Nota 1:
Aqui não estamos dizendo que todos os medidores eletrônicos medem errado, pois não conhecemos todos e suas tecnologias, e que, de alguma forma, enganem o consumidor. O que dissemos foi que os medidores usam uma outra maneira de medir diferente dos convencionais e isso sim pode causar distorções na medida.
Nota 2 :
As medições de corrente são similares as de tensão na tecnologia tru-rms.

Fontes:





Documentação fornecida pela Tecnicontrol
http://www.tecnicontrol.com.br/index.php


José Amilton




quarta-feira, 8 de novembro de 2017

Transistores de diamante levam eletrônica de potência além do silício

"Peço aos amigos que deem uma clicada nos reclames acima, na lateral direita ou inferior da página. Assim estarão ajudando este blogueiro a manter a página  e receber algum do Google".


Artigo muito interessante publicado na Revista Eletrônica Inovação Tecnológica de 07/11/2017 sobre um avanço na eletrônica de potencia.



Semicondutores de bandgaplarga
Conforme o desempenho da eletrônica de potência baseada em silício se aproxima de sua capacidade máxima, aumenta o interesse nos semicondutores de grandes intervalos de energia, ou WBG (Wide BandGap) - esses intervalos referem-se à energia necessária para fazer um elétron sair de seu estado fundamental e passar para um estado condutor.
Considerados como significativamente mais eficientes em termos de energia, esses semicondutores emergiram como principais candidatos para o desenvolvimento de transistores de efeito de campo (FETs) para a próxima geração de eletrônicos envolvendo a conversão e o controle de energia elétrica em níveis mais elevados, como os utilizados nos veículos elétricos, nos geradores eólicos, na distribuição de energia e em uma infinidade de outras aplicações de alta potência.
diamante é amplamente reconhecido como o material WBG ideal, devido às suas propriedades físicas, que permitem que os aparelhos funcionem a temperaturas, tensões e frequências muito mais altas, e com menores perdas de energia. Mas ainda havia desafios a vencer para seu uso prático.
Esquema de funcionamento e foto dos protótipos do transístor de diamante de alta potência (MOSFET). [Imagem: Institut NÉEL]
Transístor de diamante
Um dos principais desafios para tirar proveito de todo o potencial do diamante em um tipo importante de FET - o MOSFET (transístor de efeito de campo de óxido metálico semicondutor) - é aumentar a mobilidade do canal de cargas positivas, ou lacunas. Essa mobilidade, relacionada à facilidade com que a corrente flui, é essencial para ligar a corrente no MOSFET - um transístor pode ficar em um estado ligado ou em um estado desligado.
Agora, uma equipe da França, Reino Unido e Japão, adotou uma nova abordagem para resolver esse problema dopando os MOSFETs de diamante com boro, o que aumentou a mobilidade das cargas positivas em 10 vezes.
"Nós fabricamos um transístor em que o estado ligado é mantido pelo canal de condução inteiro através da epicamada de diamante dopado com boro," disse Julien Pernot, pesquisador do Instituto NEEL, na França. "Nossa prova de conceito abre caminho para explorar plenamente o potencial do diamante para aplicações MOSFET".
Pernot observa que o mesmo princípio pode ser aplicado a outros semicondutores WBG: "O boro é a solução de dopagem para o diamante, mas outras impurezas dopantes provavelmente seriam adequadas para permitir que outros semicondutores de grande intervalo de banda alcancem um regime estável de depleção profunda".
O resultado foi tão bom que os pesquisadores criaram uma empresa, a DiamFab, para começar a comercializar os transistores MOSFET de diamante.
Bibliografia:

Deep depletion concept for diamond MOSFET
Thanh-Toan Pham, Nicolas Rouger, Cedric Masante, Gauthier Chicot, Florin Udrea, David Eon, Etienne Gheeraert, Julien Pernot
Applied Physics Letters
Vol.: 111, 173503
DOI: 10.1063/1.4997975

Artigo anterior publica sobre este tema :
A mesma revista publicou o seguinte em 17/08/2017.

Primeiro chip feito com transistores de diamante


Transístor de diamante
Engenheiros japoneses apresentaram o primeiro circuito lógico construído com transistores à base de diamante.
Enquanto versões anteriores de chips de diamante fossem híbridos de válvulas e semicondutores, o novo circuito foi construído com base nos MOSFETs, transistores de efeito de campo (FET) baseados em semicondutores de óxidos metálicos (MOS).
Os chips de diamante provavelmente não concorrerão com os processadores tradicionais de silício, sendo talhados para aplicações em ambientes extremos de temperatura, pressão e radiação - como no espaço ou em equipamentos no interior de usinas e fábricas, por exemplo.
Uma técnica de fabricação inédita permite fazer uma interface precisa entre vários óxidos semicondutores e os diamantes. [Imagem: Jiangwei Liu et al. - 10.1109/LED.2017.2702744]
Chip de diamante
O diamante tem alta mobilidade de cargas elétricas, elevada condutividade térmica e é muito resistente, o que o torna um material promissor para o desenvolvimento de circuitos integrados que devem funcionar de forma estável em alta temperatura, alta frequência e alta potência.
Contudo, vinha sendo um desafio controlar a polaridade dos transistores de diamante e fabricar no mesmo substrato MOSFETs que operem em modo de depleção e em modo de acumulação - os dois principais tipos de chaveamento, correspondentes a se o transístor está ligado ou desligado, respectivamente.
Jiangwei Liu e seus colegas conseguiram as duas coisas desenvolvendo uma técnica de fabricação inédita que permite fazer uma interface precisa entre vários óxidos semicondutores e os diamantes - a descrição da técnica está cercada de segredos, estando em processo de patenteamento.
Com a demonstração de um circuito funcional, o próximo passo da equipe será construir chips de maior complexidade, que possam ser usados em aplicações reais, eventualmente eliminando os caros e complicados sistemas de proteção antirradiação, antitérmica e anti-raios cósmicos que os chips de silício exigem para serem usados em condições extremas.
Bibliografia:

Logic Circuits With Hydrogenated Diamond Field-Effect Transistors
Jiangwei Liu, Hirotaka Ohsato, Meiyong Liao, Masataka Imura, Eiichiro Watanabe, Yasuo Koide
IEEE Electron Device Letters
Vol.: 38, Issue: 7
DOI: 10.1109/LED.2017.2702744
Fontes :


J.A.