Eletrônica de Potência


A eletrônica de potência tem como principal objetivo a conversão e o controle de energia elétrica através do uso de componentes eletrônicos como transistores, DIACs, TRIACs, entre outros, sendo encontrados em níveis altos de energia como usinas geradoras e nas indústrias ou em níveis baixos como na computação e na robótica.

Os principais parâmetros para que ocorra esse controle são, tensão, corrente e frequência. A tensão e a corrente seriam razoavelmente fáceis de controlar suas intensidades, porém existem problemas como perdas por dissipação de calor ou por perdas magnéticas. Nesse caso, a eletrônica de potência se mostra mais viável pois ela contorna esses problemas com sistemas chaveados, controlando pulsos elétricos, consequentemente controlando a frequência do sinal.


TRIAC

As principais aplicações são:


Retificadores:


Os circuitos retificadores são circuitos que convertem um sinal AC num sinal DC e são divididos em duas categorias: controlados e não controlados.

Os circuitos não controlados possuem apenas diodos em sua composição, podendo apenas ter um, caracterizando uma saída de meia onda (onde apenas metade do ciclo é aproveitado devido a polarização do diodo), ou então 4 diodos (conhecido como ponte de diodos), resultado em uma retificação de onda completa (onde a distribuição dos componentes aproveitam todo sinal AC na entrada). Como a saída resulta em um sinal contínuo pulsante, é interessante o uso de capacitores em paralelo ao circuito para buscar usar a tensão de pico como um sinal contínuo, isso se deve ao fato do capacitor funcionar como circuito aberto quando está completamente carregado.

Circuito retificador não controlado

Os retificadores controlados, diferente do não controlado, é constituído por SCRs (Silicon Controlled Rectifier), onde, além de ter os polos positivo e negativo, ele possui um gate que é responsável por determinar a passagem de corrente nos terminais principais. A cada semiciclo, o gate comuta permitindo a passagem da corrente em uma determinada polaridade. O circuito passa a ser controlado quando é determinado o momento de comutação em relação à fase do sinal de entrada (podendo atrasar ou adiantar a corrente no SCR).


Circuito retificador controlado num sistema trifásico

Chopper:


O chopper é um circuito que converte sinal DC com intensidade fixa para um sinal DC com tensão diferente. Mais conhecido como regulador de tensão linear, é mais comumente usado em sistemas que possui uma única fonte de alimentação e vários elementos com tensão de entrada de diferentes valores.


Esse sistema é constituído por semicondutores de potência, operando como chaves e elementos passivos (indutor e capacitor). A tensão de saída é controlada por um chaveamento ativo (geralmente com transistores) e por um chaveamento passivo (geralmente com diodos). A intensidade do sinal de saída se deve a frequência no chaveamento, essa técnica é chamada de PWM (Pulse Width Modulation) e na saída possui um filtro para evitar a variação de tensão.


Exemplo de um circuito chopper

Inversor:


Os circuitos inversores são usados para converter um sinal de entrada DC em um sinal AC. Uma aplicação bem comum é na entrada de subestações que recebem uma linha de transmissão de corrente contínua possibilitando a distribuição ser feita em corrente alternada.


Esse sistema é constituído por 3 partes: Oscilador, Transformador e Regulador.


Diagrama de blocos de um inversor

O oscilador de potência é responsável por transformar o sinal de entrada contínuo em um sinal pulsante. Ele pode ser feito através do CI (circuito integrado) LM380 e filtros para eliminar os ruídos. Esse processo é necessário, pois o transformador não opera com sinais contínuos.


O transformador é um dispositivo com duas bobinas (enrolamento de cabo de cobre isolado com verniz), onde a diferença de voltas do cabo entre as bobinas determina a relação entre a tensão de entrada e a tensão de saída. Quando é injetada uma corrente pulsante na bobina primária, é induzido um campo magnético variante no transformador, esse fluxo magnético na bobina secundária induz uma força eletromotriz que possibilita o surgimento de uma corrente, respeitando a Lei de Ohm.


E por último, o regulador funciona como uma espécie de filtro, pois há uma chance muito grande de ocorrer surtos na saída, logo o regulador é necessário.


A partir disso, é possível perceber a importância da eletrônica de potência em qualquer sistema que necessite de uma alimentação de energia elétrica, seja com ela com baterias ou com uma fonte alternada.


Escrito por Lucas Alexandre

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