1

1. TRANSISTOR DE UNIJUNO (UJT) Um transistor que pode ser utilizado em osciladores de baixa

freqncia, disparadores, estabilizadores, geradores de sinais, dentes de

serra e em sistemas temporizados.

1.1. Constituio interna Basicamente o transistor de unijuno constitudo por uma barra de

material semicondutor do tipo N (de alta resistividade) com terminais nos

extremos. Tais contatos no constituem junes semicondutoras, e assim,

entre B2 (base 2) e B1 (base 1) temos, na prtica uma resistncia, formada

pelo material semicondutor N. O material do tipo P como material do tipo

N formam a nica juno PN semicondutora interna.

Tudo se passa como se o bloco do tipo N fosse formado por duas

simples resistncias (Rb2 e Rb1), em srie, tendo ligado no seu ponto

central um diodo (terminal E ou Emissor). O terminal do emissor (E) est

mais prximo da base 2 (B2).

2

1.2. Principio de funcionamento O valor resistivo normal entre os terminais da base 2 e 1

relativamente alto (tipicamente entre 4 K e 12 K). Assim, se ligarmos o

terminal B2 a um potencial positivo (tipicamente entre 6 e 30 Volt), e o

terminal B1 ao negativo, uma corrente muito pequena circular por Rb2 e

Rb1. Ao mesmo tempo, Rb2 e Rb1 formam um divisor de tenso, em cujo

ponto intermdio surge uma tenso menor, porm proporcional quela que

foi aplicada a B2. Suponhamos que Rb2 e Rb1 tm valores iguais, de 5 K

cada um. Assim, se aplicarmos (com a polaridade indicada) 10 Volt entre

B2 e B1, o ctodo do diodo do emissor ter uma tenso de 5 Volts. Ao

aplicarmos, ento, uma tenso de entrada no emissor (E) do UJT, esta ter

que, inicialmente vencer a barreira de potencial intrnseca da 0,6V) e, em

seguida, superar a prpria tenso que polariza ojuno PN ( ctodo (5

Volts no exemplo). Nesse caso, enquanto a tenso aplicada ao terminal do

emissor (E) no atingir 5,6 Volt (0,6V + 5V) no haver passagem de

corrente pelo emissor atravs de Rb1 para a linha de negativo da

alimentao. Mantendo-se no exemplo, uma tenso de emissor igual ou

maior do que 5,6 Volts determinar a passagem de uma corrente; j

3

qualquer tenso inferior (a 5,6V) ser incapaz de originar passagem da

corrente eltrica pelo emissor (E) e por Rb1. Enquanto os 5,6V no forem

atingidos, a corrente ser nula, como atravs de um interruptor aberto.

Alcanando os 5,6V, tudo se passa como se o tal interruptor estivesse

fechado. A corrente que circular estar limitada unicamente pelo valor

resistivo intrnseco de Rb1. Como a transio de corrente nula, para

corrente total, entre emissor (E) e base 1 (B1) se d sempre de forma

abrupta (quando a tenso de emissor chega tenso/limite de disparo),

podemos considerar o UJT como um simples interruptor acionado por

tenso.

1.3. Caractersticas tcnicas Tenso entre bases (Vbb) a mxima tenso que pode ser aplicada

entre as bases.

Tenso entre emissor e base 1 (Vb1e) a mxima tenso que pode

ser aplicada entre esses dois terminais.

Resistncia entre bases (Rbb) a resistncia existente entre os dois

terminais de base.

Corrente de pico de emissor (Ie) a corrente mxima que pode

circular entre o emissor e a base 1 quando o transistor disparado.

Razo intrnseca de afastamento ()

Rbb = Rb1 + Rb2

4

a chamada razo intrnseca de afastamento, que nada mais

do que o fator do divisor de tenso.

A faixa tpica de variao de de 0,5 a 0,8. Por exemplo, o

2N2646 tem um de 0,65. Se este UJT for usado com uma tenso de

alimentao de 10 Volt

V1 = x V

V1 = 0,65 x 10

V1 = 6,5V

V1 a chamada tenso intrnseca de afastamento porque ela

mantm o diodo emissor com polarizao inversa para todas as

tenses aplicadas ao Emissor, inferiores a V1. Se V1 for igual a 6,5

Volt, ento temos de aplicar um pouco 0,6V) do que os 6,5V para

polarizar diretamente a juno PN e havermais ( conduo entre

Emissor e a Base 1.

1.4. Como testar o UJT com o multmetro

5

Medir a resistncia entre as duas bases (em qualquer sentido), o

valor, tipicamente.medido deve estar entre 4 e 12 K;

Colocar as pontas de prova entre o emissor e a base 1 devendo

indicar o multmetro uma resistncia alta num sentido e uma

resistncia baixa no sentido oposto (indicando o estado da juno

PN).

1.5. Oscilador com um transistor de unijuno Ao aplicarmos inicialmente a alimentao ao circuito o capacitor

comea a = R x C). Assim que a tenso aos terminaiscarregar, atravs da

resistncia R ( do condensador atinge o ponto de disparo do UJT a corrente

sai pela base 1 passando por R1. Desta forma o capacitor descarrega e a sua

tenso passa a ser inferior tenso necessria para disparar o UJT ficando

este novamente ao corte, reiniciando-se novamente todo o ciclo.

de notar que devido s suas posies R2 e R1 influenciam a

prpria relao intrnseca do divisor de tenso interno do UJT, uma vez que

R2 mais RB2 encontram-se acima da juno de Emissor, enquanto que R1

e RB1 se encontram abaixo da mesma juno. Assim se R2 aumentar, a

tenso necessria para disparar o UJT diminui (e vice-versa). Se R1

aumentar a tenso de disparo do UJT tambm ter que aumentar. Se

desejarmos uma freqncia baixa de oscilao, podemos aumentar o valor

da capacidade do capacitor.

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2. TIRISTOR O nome Tiristor engloba uma famlia de dispositivos semicondutores

multicamadas, que operam em regime de chaveamento, tendo em comum

uma estrutura de no mnimo quatro camadas semicondutoras numa

seqncia P-N-P-N (trs junes semicondutoras), apresentando um

comportamento funcional. Os tiristores permitem por meio da adequada

ativao do terminal de controle, o chaveamento do estado de bloqueio

para estado de conduo, sendo que alguns tiristores (mas no todos)

permitem tambm o chaveamento do estado de conduo para estado de

bloqueio, tambm pelo terminal de controle. Como exemplo de tiristores,

podemos citar o SCR e o TRIAC. No caso do tiristor SCR este se

assemelha a uma fechadura pelo fato da corrente poder fluir pelo

dispositivo em um nico sentido, entrando pelo terminal de anodo e saindo

pelo terminal de catodo. No entanto difere de um diodo porque mesmo

quando o dispositivo est diretamente polarizado ele no consegue entrar

em conduo enquanto no ocorrer a ativao do seu terminal de controle

(terminal denominado porta, ou gate em ingls). Ao invs de usar um sinal

de permanncia continua na porta (como nos TBJs e MOSFETs) como

sinal de controle, os tiristores so comutados ao ligamento pela aplicao

de um pulso ao terminal de porta, que normalmente pode ser de curta

7

durao. Uma vez comutado para o estado de ligado, o tiristor SCR

permanecer por tempo indefinido neste estado enquanto o dispositivo

estiver diretamente polarizado e a corrente de anodo se mantiver acima de

um patamar mnimo.

Para os SCRs, o sinal de controle um pulso de corrente, tiristores

DB-GTO usam um pulso de tenso e os LASCRs um pulso de luz aplicado

diretamente a juno do dispositivo por meio de fibra tica.

A inveno do tiristor no fim dos anos 50 do sculo passado foi

responsvel por um grande surto de evoluo tecnolgica da eletrnica de

potncia, que se estendeu pelos anos 60 e propiciou no anos 70 o incio da

implantao da eletrnica de potncia em escala industrial. A principal

vantagem dos tiristores o controle de grande quantidade de energia. Essa

caracterstica faz com que esses dispositivos sejam utilizados tanto no

controle eletrnico de potncia quanto na converso de energia.

8

Os SCRs (Silicon Controlled Rectifier) so dispositivos

semicondutores cuja condio de sentido direto comandvel atravs da

aplicao de um pulso de corrente ao terminal de Porta (ou gate em ingls).

A conduo, uma vez iniciada se mantm, mesmo na ausncia do sinal no

terminal de porta, at que a corrente que o atravessa caia abaixo de um

determinado valor, o qual denominamos de Corrente de Manuteno de

Conduo, em ingls Holding Current (IH). Em sentido inverso, o SCR

comporta-se como um diodo normal. Os SCR's so empregados em

corrente alternada como retificadores controlados, e quando utilizados em

corrente contnua comportam-se como chaves. O SCR apenas um tipo de

tiristor, mas devido ao seu disseminado uso na indstria, muitas vezes os

termos tiristor e SCR so confundidos. Os TRIAC's so dispositivos

semicondutores comumente utilizados em comutao de corrente alternada.

J os Diacs so dispositivos semicondutores de avalanche bidirecional,

tambm da classe dos tiristores e de juno PNN. Possuem a propriedade

de apresentarem muito alta impedncia, se a tenso entre seus dois

terminais for mantida abaixo de uma tenso, chamada comumente de

Tenso de Ruptura. Se esta tenso, geralmente em torno dos 30V, for

ultrapassada, o Diac passa a conduzir corrente eltrica, com uma brusca

queda da impedncia do mesmo. Os Diacs so geralmente utilizados como

auxiliares de disparo em Triacs, em osciladores de relaxao.

9

2.1. SCRs SCR (do ingls Silicon Controlled Rectifier - Retificador Controlado

de Silcio) um componente eletrnico semicondutor de quatro camadas.

Composto, geralmente, por trs terminais, dois dos quais, denominados

anodo (A) e catodo (K), formam um diodo bipolar, e o terceiro terminal,

que usado para controle, denominado gatilho, atravs do qual se aplica

um pulso que provoca o "disparo" do dispositivo.

Quando o SCR opera como elemento retificador seu disparo ocorre

geralmente em sincronismo com a forma de onda da CA que esta sendo

retificada em um certo ngulo pr-determinado pelo projetista. Para a

manuteno do SCR necessria uma corrente mnima, depois de

disparado o SCR continua em conduo at que sua corrente se torne

menor do que a corrente de manuteno, ocasionando seu desligamento.

Quando no est em conduo, o SCR recebe toda a tenso da presente na

entrada sobre si (entre os terminais de anodo e catodo) at que ocorra um

novo disparo.

10

2.2. TRIACs Um TRIAC, ou Triode for Alternating Current um componente

eletrnico equivalente a dois retificadores controlados de silcio

(SCR/tiristores) ligados em antiparalelo e com o terminal de disparo gate

ligados juntos. Este tipo de ligao resulta em uma chave electrnica

bidirecional que pode conduzir a corrente eltrica nos dois sentidos. O

TRIAC faz parte da famlia de tiristores.

Um TRIAC pode ser disparado tanto por uma corrente positiva

quanto negativa aplicada no terminal de disparo (gate). Uma vez disparado,

o dispositivo continua a conduzir at que a corrente eltrica caia abaixo do

valor de corte, como o valor da tenso final da metade do ciclo de uma

corrente alternada. Isto torna o TRIAC um conveniente dispositivo de

11

controle para circuitos de corrente alternada ou C.A, que permite acionar

grandes potncias com circuitos acionados por correntes da ordem de

miliampere.

Tambm podemos controlar o incio da conduo do dispositivo,

aplicando um pulso em um ponto pr-determinado do ciclo de corrente

alternada, o que permite controlar a percentagem do ciclo que estar

alimentando a carga (tambm chamado de controle de fase).

O TRIAC de baixa potncia utilizado em vrias aplicaes como

controles de potncia para lmpadas dimmers, controles de velocidade para

ventiladores entre outros. Contudo, quando usado com cargas indutivas,

como motores eltricos, necessrio que se assegure que o TRIAC seja

desligado corretamente, no final de cada semi-ciclo de alimentao eltrica.

Para circuitos de maior potncia, podemos utilizar dois SCRs ligados em

antiparalelo, o que garante que cada SCR estar controlando um semi-ciclo

independente, no importando a natureza da carga geral.

12

2.3. DIACs O DIAC, ou DIode for Alternating Current, um gatilho

bidirecional, ou diodo que conduz corrente apenas aps a tenso de disparo

ser atingida, e pra de conduzir quando a corrente elctrica cai abaixo de

um valor caracterstico, chamada de corrente de corte. Este comportamento

o mesmo nas duas direces de conduo de corrente. A tenso de

disparo por volta dos 30 volts para a maioria destes dispositivos. Este

comportamento de certa forma similar, porm mais precisamente

controlado e ocorrendo em menor valor, ao comportamento de uma

lmpada de neon.

O DIAC normalmente usado para disparar TRIACs e SCRs.

Como um DIAC um gatilho bidirecional, seus terminais no so

marcados como anodo ou catodo mas a maioria marcada como A1 ou

MT1 e A2 ou MT2.

Funciona da mesma maneira que dois diodos zener em srie, ligados

de maneira invertida um em relao ao outro. Pode-se produzir um

equivalente a um DIAC de 9V, por exemplo, ligando-se dois diodos zener

de 9v em srie, catodo com catodo.

13

3. CIRCUITOS INTEGRADOS DEDICADOS Em eletrnica, um circuito integrado (tambm conhecido como CI,

microcomputador, microchip, chip de silcio, chip ou chipe) um circuito

eletrnico miniaturizado (composto principalmente por dispositivos

semicondutores), que tem sido produzido na superfcie de um substrato fino

de material semicondutor.

Os circuitos integrados so usados em quase todos os equipamentos

eletrnicos usados hoje e revolucionaram o mundo da eletrnica.

Um circuito integrado hbrido um circuito eletrnico miniaturizado

constitudo de dispositivos semicondutores individuais, bem como

componentes passivos, ligados a um substrato ou placa de circuito.

Circuitos integrados foram possveis por descobertas experimentais

que mostraram que os dispositivos semicondutores poderiam desempenhar

as funes de tubos de vcuo, e desde meados do sculo XX, pelos avanos

da tecnologia na fabricao de dispositivos semicondutores. A integrao

de um grande nmero de pequenos transistores em um chip pequeno foi

uma enorme melhoria sobre o manual de montagem de circuitos com

componentes eletrnicos discretos. A capacidade do circuito integrado de

produo em massa, a confiabilidade e a construo de bloco de abordagem

14

para projeto de circuito assegurou a rpida adaptao de circuitos

integrados padronizados no lugar de desenhos utilizando transstores

pequenos.

H duas principais vantagens de circuitos integrados sobre circuitos

discretos: custo e desempenho. O custo baixo porque os chips, com todos

os seus componentes, so impressos como uma unidade por fotolitografia:

um puro cristal de silcio, chamada de substrato, que so colocados em uma

cmara. Uma fina camada de dixido de silcio depositada sobre o

substrato, seguida por outra camada qumica, chamada de resistir. Alm

disso, muito menos material usado para construir um circuito como um

circuitos integrados do que como um circuito discreto. O desempenho

alto, visto que os componentes alternam rapidamente e consomem pouca

energia (em comparao com os seus homlogos discretos) porque os

componentes so pequenos e esto prximos. A partir de 2006, as reas de

chips variam de poucos milmetros quadrados para cerca de 350 mm, com

at 1 milho de transstores por mm.

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Em eletrnica, um circuito integrado (tambm conhecido como CI,

microcomputador, microchip, chip de silcio, chip ou chipe) um circuito

eletrnico miniaturizado (composto principalmente por dispositivos

semicondutores), que tem sido produzido na superfcie de um substrato fino

de material semicondutor.

Os circuitos integrados so usados em quase todos os equipamentos

eletrnicos usados hoje e revolucionaram o mundo da eletrnica.

Um circuito integrado hbrido um circuito eletrnico miniaturizado

constitudo de dispositivos semicondutores individuais, bem como

componentes passivos, ligados a um substrato ou placa de circuito.

Circuitos integrados foram possveis por descobertas experimentais

que mostraram que os dispositivos semicondutores poderiam desempenhar

as funes de tubos de vcuo, e desde meados do sculo XX, pelos avanos

da tecnologia na fabricao de dispositivos semicondutores. A integrao

de um grande nmero de pequenos transistores em um chip pequeno foi

uma enorme melhoria sobre o manual de montagem de circuitos com

componentes eletrnicos discretos. A capacidade do circuito integrado de

produo em massa, a confiabilidade e a construo de bloco de abordagem

para projeto de circuito assegurou a rpida adaptao de circuitos

integrados padronizados no lugar de desenhos utilizando transstores

pequenos.

H duas principais vantagens de circuitos integrados sobre circuitos

discretos: custo e desempenho. O custo baixo porque os chips, com todos

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os seus componentes, so impressos como uma unidade por fotolitografia:

um puro cristal de silcio, chamada de substrato, que so colocados em uma

cmara. Uma fina camada de dixido de silcio depositada sobre o

substrato, seguida por outra camada qumica, chamada de resistir. Alm

disso, muito menos material usado para construir um circuito como um

circuitos integrados do que como um circuito discreto. O desempenho

alto, visto que os componentes alternam rapidamente e consomem pouca

energia (em comparao com os seus homlogos discretos) porque os

componentes so pequenos e esto prximos. A partir de 2006, as reas de

chips variam de poucos milmetros quadrados para cerca de 350 mm, com

at 1 milho de transstores por mm.

4. ELETRNICA DE POTNCIA Eletrnica de potncia a rea da eletrnica que se ocupa do

processamento da energia eltrica visando obter maior eficincia (menores

perdas nos processos de converso de energia) e qualidade (energia limpa

em termos de impacto ambiental). Os mtodos empregados em eletrnica

de potncia baseiam-se na utilizao de dispositivos semicondutores

operados em regime de chaveamento para realizar o controle do fluxo de

energia e a converso de formas de onda de tenses e correntes entre fontes

e cargas.

17

Os componentes eletrnicos utilizados na eletrnica de potncia so

normalmente operados apenas no modo de chaveamento (liga / desliga),

sendo geralmente otimizados para este tipo de operao. A maioria deles

no deve ser usada no modo de operao linear.

O aparecimento da Eletrnica de Potncia proporcionou uma

alternativa vantajosa para o processamento de energia, devido baixa perda

de energia no chaveamento somada a pouca necessidade de manuteno

das chaves semicondutoras.

18

A idia de se fazer converso de energia atravs do chaveamento

surgiu nos anos 20 do sculo passado, mas durante as trs dcadas

subseqentes teve pouca evoluo. Com a inveno do tiristor, ao fim dos

anos 50, iniciou-se um grande surto de evoluo tecnolgica da eletrnica

de potncia, que se estendeu pelos anos 60 e propiciou, nos anos 70, o

nicio das implantao da eletrnica de potncia em escala industrial.

As principais aplicaes da eletrnica de potncia so no

acionamento de mquinas eltricas e cargas de grande potncia, em

corrente contnua ou alternada, atravs do uso de tiristores e transistores de

alta capacidade.

Alm disso a eletrnica de potncia lida com o condicionamento da

energia eltrica por meio circuitos eletrnicos denominados conversores

estticos que permitem converter a energia eltrica de corrente alternada

para corrente contnua e vice-versa.

Dentre os equipamentos industriais dotados de eletrnica de potncia

podemos citar as fontes chaveadas, os conversores de freqncia e

dispositivos de partida suave (Soft-Starter) utilizados para controlar o

funcionamento de motores eltricos.

5. CIRCUITO RETIFICADOR Circuito retificador aquele que transforma um sinal de corrente

alternada em corrente contnua, ou seja, impede que haja mudana de

sentido de fluxo de corrente eltrica.

19

A energia eltrica disponvel atravs das redes de distribuio

apresenta-se sob a forma de corrente alternada, pois esta a forma mais

eficaz de transmisso a longas distncias, entre outros motivos. Entretanto,

diversas aplicaes domsticas exigem o uso de corrente contnua, como

por exemplo os aparelhos eletrnicos. necessrio, ento, um sistema que

transforme de uma forma para outra.

geralmente utilizado em projetos de fontes de alimentao CC.

formado basicamente por elementos semicondutores, tais como

diodos, SCR's e outros tiristores, utilizados em configuraes chamadas de

retificador de meia onda e retificador de onda completa.

6. CONVERSOR ESTTICO

20

O termo Conversor Esttico usado para designar genericamente

circuitos de eletrnica de potncia que controlam o fluxo de potncia entre

uma fonte de energia eltrica e um consumidor, operando na mudana do

valor da tenso eltrica e / ou da forma de onda atual da fonte de energia

por meio de uma seqncia de comutaes de interruptores estticos

(chaves semicondutoras tais como transistor bipolar, MOSFET, tiristor

SCR, GTO, ou semicondutores de potncia de tecnologia hbrida como os

IGBT, MCT, IGCT, etc). Os circuitos retificadores controlados, circuitos

choppers, circuitos inversores e conversores de fase so alguns exemplos

de conversores estticos.

Conversores estticos so dispositivos capazes de modificar as

caractersticas da energia eltrica usada para alimentar uma determinada

carga ou consumidor, utilizando para isso circuitos de eletrnica de

potncia os quais so baseados em componentes semicondutores que

operam em modo de comutao (operados como chaves), no qual o ciclo de

trabalho, que a razo entre os tempos de conduo e de bloqueio das

chaves semicondutoras, e, eventualmente tambm a freqncia, so

alterado atravs da aplicao de sinais de controle, provendo assim uma

eficiente regulao, por exemplo, da potncia de sada, fazendo

compensaes em funo da demanda e das condies da carga.

Uma aplicao clssica aquela na qual o conversor esttico, por

meio de seus artifcios funcionais, fornece em sua sada, alimentao de

energia para uma mquina eltrica (motor eltrico) de C.A. (corrente

21

alternada) trifsico, tambm denominado motor de induo, a partir da

tomada de energia de uma rede eltrica de C.A. monofsica, oferecendo

assim uma soluo de eficiente em custo-benefcio para situaes em que

haja essa necessidade (ex.: mquinas de aplicao residncial, de micro-

empresa e atividade rural, onde no existe facilidade ou infra-estrutura para

obteno de uma rede C.A. trifsica), sem que seja preciso fazer

modificao alguma na mquina eltrica.

Os conversores estticos do tipo mencionado acima so denominados

conversores de fase e existem em contraponto aos conversores rotativos,

competindo comercialmente com estes, tendo os conversores estticos a

vantagem de propiciar maior eficincia (menores perdas no processo de

converso de energia) e qualidade (energia limpa em termos de impacto

ambiental) e ainda serem de menor custo de relativo para aquisio e

implantao, se comparados com conversores rotativos que sejam

eqivalentes em termos de potncia eltrica.

7. CONVERSOR DE FREQUNCIA Os conversores de frequncia, tambm conhecidos como inversores

de frequncia, so dispositivos eletrnicos que convertem a tenso da rede

22

alternada senoidal, em tenso contnua e finalmente convertem esta ltima,

em uma tenso de amplitude e frequncia variveis.

A denominao Inversor ou Conversor bastante controversa, sendo

que alguns fabricantes utilizam Inversor e outros Conversor. Inerentemente

ao projeto bsico de um Conversor de Frequncia, teremos na entrada o

bloco retificador, o circuito intermedirio composto de um banco de

capacitores eletrolticos e circuitos de filtragem de alta frequncia e

finalmente o bloco inversor, ou seja, o inversor na verdade um bloco

composto de transistores IGBT, dentro do conversor. Na indstria

entretanto, ambos os termos so imediatamente reconhecidos, fazendo

aluso ao equipamento eletrnico de potncia que controla a velocidade ou

torque de motores eltricos.

23

Eles so usados em motores eltricos de induo trifsicos para

substituir os rsticos sistemas de variao de velocidades mecnicos, tais

como polias e variadores hidrulicos, bem como os custosos motores de

corrente contnua pelo conjunto motor assncrono e inversor, mais barato,

de manuteno mais simples e reposio profusa.

Os conversores de frequncia costumam tambm atuar como

dispositivos de proteo para os mais variados problemas de rede eltrica

que se pode ocorrer, como desbalanceamento entre fases, sobrecarga,

queda de tenso, etc.

Normalmente, os conversores so montados em painis eltricos,

sendo um dispositivo utilizado em larga escala na automao industrial.

Podem trabalhar em interfaces com computadores, centrais de comando, e

conduzir, simultaneamente, dezenas de motores, dependendo do porte e

tecnologia do dispositivo.

24

Os conversores costumam ser dimensionados mais precisamente,

pela corrente do motor. O dimensionamento pela potncia do motor pode

tambm ser feita, entretanto, a corrente a principal grandeza eltrica

limitante no dimensionamento. Importante tambm notar outros aspectos

da aplicao, durante o dimensionamento, como por exemplo, demanda de

torque (constante ou quadrtico), preciso de controle, partidas e frenagens

bruscas ou em intervalos curtos ou muito longos, regime de trabalho, e

outros aspectos particulares de cada aplicao. Dentre os diversos

fabricantes deste produto, temos uma vasta coleo de catlogos e normas,

que devem sempre ser consultados.

Quando o acionamento eltrico no exige variao da velocidade do

motor, querendo-se apenas uma partida mais suave, de forma que limite-se

a corrente de partida evitando assim quedas de tenso da rede de

alimentao, costuma-se utilizar soft-starters.

Os conversores de frequncia tem uma vasta aplicao na indstria

de mquinas e processos em geral. Com a capacidade inerente de variar a

velocidade de motores eltricos trifsicos de Corrente Alternada, permitem

a aos projetistas, desenvolver mquinas que sem os mesmos, seriam

praticamente impossveis de serem fabricadas.

Os conversores de frequncia de ltima gerao, no somente

controlam a velocidade do eixo de motores eltricos trifsicos de corrente

alternada, como tambm, controlam outros parmetros inerentes ao motor

eltrico, sendo que um deles, o controle de Torque.

25

Atravs da funcionalidade que os microprocessadores trouxeram, os

conversores de frequncia hoje so dotados de poderosas CPUs ou placas

de controle microprocessadas, que possibilitam uma infindvel variedade

de mtodos de controle, expandindo e flexibilizando o uso dos mesmos.

Cada fabricante consegue implementar sua prpria estratgia de controle,

de modo a obter domnio total sobre o comportamento do eixo do motor

eltrico, permitindo em muitos casos que motores eltricos trifsicos de

corrente alternada, substiturem servo motores em muitas aplicaes. Os

benefcios so diversos, como reduo no custo de desenvolvimento, custo

dos sistemas de acionamento, custo de manuteno.

Muitos conversores hoje, so dotados de opcionais que permitem

implementar tcnicas de controle de movimento, manipulao de vrios

eixos de acionamento, Posicionamento e Sincronismo de Velocidade ou

Sincronismo de Posio.

Modernas tcnicas de chaveamento da forma de onda de tenso e

tambm da frequncia aplicada sobre o estator do motor eltrico, permitem

26

o controle com excelente preciso, sobre o eixo do motor. Uma das

tcnicas mais conhecidas o PWM ou "Pulse Width Modulation". Tais

tcnicas so sempre aliadas ao modelamento matemtico preciso do motor

eltrico. Os conversores de ltima gerao, fazem medies precisas e

estimativas dos parmetros eltricos do motor, de modo a obter os dados

necessrios para o modelamento e consequente controle preciso do motor.

Os Conversores de Frequncia, por serem dispositivos dotados

comumente de uma ponte retificadora trifsica a diodos, ou seja, trata-se de

cargas no lineares, geram harmnicas. Os fabricantes de conversores de

frequncia disponibilizam filtros de harmnicas, alguns j integrados ao

produto, outros opcionais. Existem vrias tcnicas para filtragem de

harmnicas, que vo desde as mais simples e menos custosas, como

indutores na barra DC ou indutores nas entradas do conversor, antes da

ponte retificadora, passando pelos retificadores de 12 ou 18 diodos ou

pulsos, utilizando transformadores defasadores at chegar aos filtros ativos

ou retificadores a IGBT, para diminuio ou at mesmo eliminao das

harmnicas tanto de corrente quanto de tenso eltrica.

8. SOFT-STARTER Soft-Starter um dispositivo eletrnico composto de pontes de

tiristores (SCRs na configurao antiparalelo) acionadas por uma placa

eletrnica, a fim de controlar a tenso de partida de motores de corrente

alternada trifsicos. Seu uso comum em bombas centrfugas, ventiladores

e motores de elevada potncia cuja aplicao no exija a variao de

velocidade.

A soft-starter controla a tenso sobre o motor atravs do circuito de

potncia , constitudo por seis SCRs, variando o ngulo de disparo dos

mesmos e consequentemente variando a tenso eficaz aplicada ao motor.

27

Assim, pode-se controlar a corrente de partida do motor, proporcionando

uma "partida suave" (soft start em ingls), de forma a no provocar quedas

de tenso eltrica bruscas na rede de alimentao, como ocorre em partidas

diretas.

Costumam usar a tecnologia chamada by-pass a qual, aps o motor

partir e receber toda a tenso da rede, liga-se um contator que substitui os

mdulos de tiristores, evitando sobreaquecimento dos mesmos.

9. FONTE CHAVEADAS Uma fonte chaveada (em lngua inglesa switched-mode power supply

(SMPS)), uma unidade de fonte de alimentao eletrnica que incorpora

um regulador chaveado, ou seja; um circuito controlador interno que

chaveia a corrente, ligando e desligando rapidamente, de forma a manter

uma tenso de sada estabilizada. Reguladores chaveados so utilizados

para substituio de reguladores lineares mais simples, quando uma

eficincia maior, menor tamanho e maior leveza so requiridos. Eles,

entretanto, so mais complexos e mais caros, e o chaveamento da corrente

pode causar problemas de rudo (tanto eletromagntico quanto sonoro) se

no forem cuidadosamente suprimidos, e projetos simples podem ter baixo

fator de potncia.

28

Vista interna de uma Fonte Chaveada ATX comum em

computadores.

A - retificador em ponte;

B - capacitores de filtro de entrada;

C transformador;

D - indutores de filtro de sada;

E - capacitores de filtro de sada;

As fontes chaveadas podem ser classificadas de acordo com a forma

de onda da tenso de entrada e de sada conforme segue:

Entrada CA, sada CC: retificador

Entrada CC, sada CC: conversor de tenso, ou conversor de corrente

ou conversor CC/CC

Entrada CA, sada CA: Conversor de freqncia, cicloconversor

Entrada CC, sada CA: inversor

Sendo que CA e CC correspondem, respectivamente, s abreviaes

de corrente alternada e corrente contnua.

9.1. Fonte chaveada comparada com fonte linear Duas principais fontes de alimentao so disponveis: fonte

chaveada e a fonte linear. As razes para a escolha de um tipo ou outra

pode ser resumida como segue abaixo:

Tamanho e peso. Fontes de alimentao linear utilizam um

tranformador operando na freqncia de 50/60 Hz e filtros de linha.

Esses componentes so maiores e mais pesados que os

correspondentes ao de uma fonte chaveada, que opera em alta

freqncias.

Eficincia. Fontes lineares regulam sua tenso de sada criando uma

tenso mais alta que a necessria e ento reduzindo-a, convertendo

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parte dessa energia eltrica em calor. Essa perda numa parte

necessria para o funcionamento do circuito e no pode ser

eliminada para melhoria do projeto. Fontes chaveadas no criam

tenses maiores que a necessria e apenas pequenas quantidades de

energia so dissipadas.

Potncia dissipada. Esta determinada pele eficincia supracitada.

Fontes lineares produzem muito mais calor do que as chaveadas.

Complexidade. Fontes lineares so simples o suficiente para serem

projetadas por iniciantes. Fontes chaveadas so complicadas, difcil

de projet-las, e o grande nmero de componentes faz com que seja

mais cara para mont-la e para repar-la.

Rudo. Existe o chaveamento da corrente em fontes chaveadas que

contm energia em altas freqncias ao contrrio das fontes lineares.

Isto devido ao seu oscilador interno operando em torno de 60kHz.

Essa energia em alta freqncia, na faixa de RF (rdio freqncia),

facilmente irradia induo eletromagntica aos equipamentos

prximos, ou como as ondas de rdio em longas distncias, causam

interferncia. Por isso, deve-se tomar cuidado para eliminar essa

energia na fonte atravs de filtros e um bom projeto eletrnico, e/ou

cont-las atravs de blindagem.Existe tambm o problema do rudo

sonoro, j que por questes de tamanho fontes chaveadas costumam

usar ventoinhas e ventiladores para resfriar os dissipadores de calor,

que seriam bem maiores se assim no o fossem ( obs: um outro tipo

de rudo o som do chaveamento de alta frequncia da fonte, fora da

faixa audvel humana, e que normalmente no incomoda).

Fator de potncia. Se a corrente utilizada por uma carga, tal como

uma fonte chaveada, retirada de uma fonte CA no for senoidal e/ou

fora de fase com forma de onda da rede, ento o fator de potncia

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ser menor que o unitrio, diminuindo a eficincia e a capacidade da

linha de transmisso consideravelmente. As mais simples e mais

comuns fontes chaveadas possuem fator de potncia em torno de 0,6

e seu uso crescente em microcomputadores e lmpadas fluorescentes

compactas apresenta um problema em ascenso. Os circuitos de

correo de fator de potncia podem reduzir este problema, sendo

obrigados por normas em certos pases.

Risco de choque eltrico. Uma fonte chaveada simples trabalha em

seus circuitos de entrada diretamente ligada a rede eltrica sem

isolao, diferente de uma fonte linear que usa fusveis e fios

isolados antes do transformador, com menor risco de choque. Por

isso o perigo para quem repara ou eventuais curiosos que retiram a

tampa das fontes. Choques, mesmos pequenos, podem ser perigosos

a vida. Observe que alguns tipos de fontes chaveada mantm a carga

em seus capacitores, mesmo depois de desligadas da rede eltrica, ou

seja; voc pode levar um choque carregando uma placa dessas sem a

tampa na mo, algo que gira em torno de 300 volts!