Eletrônica de Potência - Conversores de Energia CA/CC - Teoria, Prática e Simulação

Hoje em dia, inúmeras são as fontes de energia que o homem deseja aproveitar com o objetivo de preservar a natureza, as quais estão sendo cuidadosamente estudadas, fazendo surgir grandes oportunidades para os profissionais especialistas da área de eletrônica de potência.

Neste contexto, a obra desvenda, de maneira qualitativa (formas de onda) e quantitativa (equações que descrevem o comportamento dos circuitos), os conceitos de eletrônica de potência quanto aos conversores de energia CA/CC não controlados (implementados com diodos) e controlados (implementados com tiristores, SCRs), com carga puramente resistiva e fortemente indutiva.

Descreve as principais classes de conversores estáticos responsáveis pela conversão e adequação da energia elétrica para as aplicações residenciais, prediais e industriais, por meio de um diagrama de blocos genérico, que apresenta os atuais conversores de energia elétrica. Tem como ponto de partida a conversão de energia de corrente alternada em corrente contínua (CA/CC ou AC/DC) ou, simplesmente, retificadores. Aborda também o procedimento para dimensionar um retificador industrial genérico envolvendo valores de pico, eficaz e médio das correntes e tensões e uma introdução ao simulador PESIMDEMO, sugerindo a simulação de dois circuitos retificadores monofásicos para verificar o seu comportamento e fixar a teoria.

Fornece as bases de um transformador trifásico ideal e os principais tipos de ligação realizados com ele, enfatizando o estudo dos retificadores industriais. Trata do retificador monofásico de onda completa, considerando ideais a fonte CA de alimentação (transformador) e os diodos componentes da ponte retificadora.

Abrange o retificador trifásico de meia-onda ou de um caminho, sendo considerados ideais a fonte CA de alimentação, o transformador trifásico e os diodos da ponte retificadora que compõem o circuito retificador. Complementa o aprendizado com o retificador trifásico de onda completa ou de dois caminhos.

Detalha o circuito retificador hexafásico de meia-onda em duas partes. Na primeira, ele alimenta uma carga puramente resistiva; na segunda, uma carga fortemente indutiva.

Observa o efeito da comutação simples (quando um diodo deixa de conduzir e outro entra em operação) em retificadores não controlados de meia-onda, com o objetivo de mostrar como a reatância de comutação (X_C) presente na fonte CA de alimentação interfere no funcionamento do retificador.

No estudo do retificador trifásico de meia-onda, são deduzidas as equações que permitem calcular o valor do ângulo de comutação (µ) e a tensão média na carga (V_cm), propondo, ao final, a dedução de uma expressão genérica válida para qualquer circuito retificador de meia-onda.

Ainda esclarece o efeito da comutação simples em retificadores não controlados de onda completa ou de dois caminhos, devido à presença da reatância de comutação (X_C) na fonte CA de alimentação. Considera o retificador com o secundário em estrela e, posteriormente, em triângulo. As equações deduzidas são simuladas no PSIMDEMO.

Dois dispositivos semicondutores e um circuito integrado (IC), geralmente utilizados no controle do fornecimento de energia elétrica por meio de conversores CA/CC controlados, são destacados, bem como o componente SCR (Silicon-Controlled Rectifier), ou retificador controlado de silício, usado no circuito de potência do conversor, o transistor de unijunção (UJT) e o circuito integrado TCA785 (Phase Control IC), empregados no circuito de disparo (baixa potência) dos SCRs, triacs e transistores em aplicações de circuitos conversores de energia em geral. Para ilustrar o potencial de uso do CI TCA785, apresenta um circuito completo do conversor controlado.

Trata de alguns conversores CA/CC monofásicos controlados, alimentando uma carga fortemente indutiva (motor de CC estático etc.), implementados com arranjos específicos contendo diodos e retificadores controlados de silício (SCR).

Apresenta o conversor CA/CC trifásico híbrido em arranjo T1T3T5D4D6D2, alimentando uma carga fortemente indutiva, para que se obtenha a corrente na carga sem ondulação (constante), simplificando significativamente os cálculos no dimensionamento do conversor.

Explana o conversor CA/CC monofásico de dois quadrantes ou totalmente controlado, alimentando uma carga fortemente indutiva, com ilustrações dos circuitos equivalentes, e as diferentes etapas de operação.

Possui exercícios resolvidos e propostos, laboratórios de simulação e procedimento experimental associados a cada capítulo, para que o leitor possa exercitar os conhecimentos fornecidos.

Devido a seu vocabulário simples e com bastante detalhamento descritivo, o livro tem abrangência ampla para os diferentes níveis de formação acadêmica dos cursos técnicos e profissionalizantes, de graduação e pós-graduação, mestrado e doutorado em engenharia elétrica, eletrotécnica, mecatrônica, robótica, biomédica etc.