Introd eletrônica de potência

INTRODUÇÃO
O controle do fluxo de energia elétrica entre dois ou mais sistemas elétricos distintos
sempre foi uma das grandes preocupações dos engenheiros eletricistas ao longo da história da
engenharia elétrica.
Para realizar tal controle, sempre foram procurados métodos que permitissem
rendimentos elevados, visto que normalmente eles são empregados no tratamento de potências
elevadas.
Por isto foram concebidos interruptores tradicionalmente empregados, como:
 Relés,
 Contactores,
 Reatores com núcleo saturáveis,
 Retificadores a arco,
 Tiratrons,
 etc.
Todos, com exceção dos reatores com núcleos saturados, são interruptores comandados.
Além disso, todos, incluindo o reator saturado, são não-dissipativos.
Desde a sua origem, portanto, foi se delineando um princípio básico para o controle da
energia elétrica:
 Os dispositivos de controle são interruptores.
A necessidade de interruptores mais eficientes, compactos e rápidos levou ao
desenvolvimento de interruptores eletrônicos. Assim, nos anos 60 foi desenvolvido o tiristor nos
laboratórios da General Electric nos Estados Unidos.
O tiristor foi indubitavelmente um componente que mudou a trajetória da engenharia e
das atividades industriais desde então, repercutindo profundamente em todas as atividades
humanas, sobretudo as de natureza produtiva.
Milhares de produtos, equipamentos, processos e técnicas foram concebidos e criados.
Juntamente com o tiristor nasceu a Eletrônica de Potência, como hoje é conhecida como ciência.
A Eletrônica de Potência pode ser definida como uma ciência aplicada dedicada ao
estudo dos conversores estáticos de energia elétrica.
Um conversor estático pode ser definido como um sistema, constituído por elementos
passivos (resistores, capacitores e indutores) e elementos ativos (interruptores), tais como diodos,
tiristores, transistores, GTO’s, Triacs, associados segundo uma lei pré-estabelecida.
Introdução
2
Os conversores realizam o tratamento eletrônico da energia elétrica. São empregados
para o controle do fluxo da energia elétrica entre dois ou mais sistemas elétricos.
As principais funções realizadas pelos conversores estáticos estão representadas na
figura 1.
E1
=
Retificador
( v 1 , f1 )
Conversor
Indireto de
Freqüência
Chopper
Conversor
Indireto de
Tensão
=
E2
Inversor
Conversor
Direto de
Freqüência
(v 2 , f 2 )
Fig. 1 - Principais funções dos conversores estáticos.
Pode-se citar algumas dentre as várias aplicações dos conversores estáticos:
a) Fontes estabilizadas.
b) Controle dos motores de corrente contínua.
c) Controle de motores de corrente alternada (síncronos, de indução e a relutância).
d) Conversores para soldagem.
e) Aquecimento indutivo.
f) Alimentação de segurança.
g) Alimentação de emergência.
h) Carregadores de bateria.
i) Retificadores para eletroquímica.
j) Transmissão em corrente contínua.
k) Interligação de sistemas de energia elétrica de freqüências diferentes.
Do ponto de vista de especializações, a Eletrônica de Potência pode ser dividida do
modo apresentado a seguir:
Eletrônica de Potência
Introdução
3
a) Eletrônica de Potência Básica
Trata dos conversores a comutação natural, tensões inferiores a 2KV, correntes
inferiores a 1000A e freqüências inferiores a 1KHz.
b) Comutação Forçada
Trata dos conversores a comutação forçada, como por exemplo os inversores
autônomos a tiristor.
c) Altas Correntes
Trata dos conversores que operam com correntes superiores a 1000A.
d) Altas Tensões
Trata dos conversores que operam com tensões superiores a 2KV.
e) Altas Potências
Trata dos conversores que operam com tensões superiores a 2KV e correntes superiores
a 1000A.
f) Altas Freqüências
Trata dos conversores que operam com freqüências superiores a 1KHz.
g) Minimização de Custos
Trata das aplicações destinadas ao mercado consumidor geral, onde o custo é de
importância decisiva.
h) Minimização de Peso e Volume
Trata do desenvolvimento adaptado às aplicações aeronáuticas e aeroespaciais, onde a
redução do peso e do volume constitui a restrição básica.
i) Técnicas Especiais de Controle
Dedica-se ao estudo de técnicas especiais de controle de conversores, para aplicações
particulares, tais como fontes chaveadas.
j) Filtragem
Trata do controle das harmônicas de tensão ou corrente introduzidas pelos conversores,
nas fontes ou nas cargas. O estudo das interferências radioelétricas provocadas pelos conversores
faz parte desse domínio.
Como regra geral, a dificuldade na realização de um conversor aumenta na medida em
que aumentam a tensão, a corrente e a freqüência.
Eletrônica de Potência