ELETRÔNICA DE POTÊNCIA a1

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Diodo: interferem (ou não) na passagem da corrente elétrica
Para entender melhor como funciona um diodo é possível fazer uma simples analogia com uma válvula hidráulica, pois ambos têm um comportamento relativamente parecido. A válvula permite que a água possa fluir apenas em um sentido, ou seja, é similar ao que o diodo faz com a corrente elétrica, que funcionam como uma via de mão única para a eletricidade. Abaixo tem uma imagem que exemplifica esta analogia com o diodo.
É importante destacar que a passagem da corrente elétrica no diodo respeita a sua polaridade, assim fazendo com que os elétrons se movimentem para uma única direção. Isso é possível porque o diodo é constituído por uma junção PN, que é a estrutura básica para os semicondutores.
O que é um transistor?
Transistores são dispositivos semicondutores que podem atuar como amplificadores ou chaves em circuitos elétricos. Um transistor consiste em três semicondutores dopados. Principais tipos de transistores incluem Transistores de junção bipolar (BJTs) e transistores de efeito de campo (FETs) e transistores bipolares com porta isolada (IGBTs). Nós discutimos como esses transistores funcionam nos artigos comparando a diferença entre BJTs e FETs e a diferença entre IGBTs e MOSFETs. Os transistores possuem três terminais. Controlando a tensão aplicada a um dos terminais, é possível controlar a corrente através dos outros dois terminais desses dispositivos.
O que é um tiristor?
Um tiristor também tem três terminais, como um transistor, e esses terminais são chamados de “ânodo”, “cátodo” e “portão”. No entanto, um tiristor é feito de quatro camadas de semicondutores dopados. Funcionalmente, um tiristor age como uma combinação de dois transistores.
Você pode pensar em um tiristor como dois transistores trabalhando juntos. À direita: o símbolo de um tiristor.
Um tiristor tem três modos:
1. Modo de bloqueio reverso: Nesta configuração, o ânodo recebe um potencial mais negativo que o cátodo. Isso significa que as junções J1 e J3 são inverter tendenciosa enquanto a junção J2 é polarizado para a frente. Neste modo, uma corrente não pode fluir através do tiristor.
2. Modo de bloqueio para a frente: Nesta configuração, o ânodo recebe um potencial mais positivo que o cátodo. Aqui, J1 e J3 são enviesadas para frente, enquanto J2 está em viés reverso. Uma corrente ainda não pode fluir através do tiristor.
3. Modo de condução para a frente: Nesta configuração, o ânodo e o cátodo são conectados como no modo de bloqueio direto. No entanto, agora há uma corrente fluindo através do tiristor. Isto poderia ter sido alcançado por dois métodos: Se a diferença de potencial para a frente entre o anodo e o cátodo fosse tão grande, a junção J2 sofreria colapso, permitindo que uma corrente fluísse através dele. Se a diferença de potencial não for grande o suficiente para que a quebra ocorra, a condução para a frente também poderia ter sido conseguida enviando uma corrente para a frente pelo portão.
Se uma corrente é aplicada no portão e a corrente direta no tiristor atinge um valor limiar de corrente conhecido como corrente de travamento, o tiristor continuaria a conduzir mesmo quando a corrente do portão fosse removida. Uma vez que o tiristor começou a conduzir uma corrente para a frente, ele pode continuar a fazê-lo, enquanto a corrente direta estiver acima de um valor atual limiar conhecido como segurando corrente. Por esse motivo, o tiristor pode ser usado como um interruptor. A figura abaixo mostra a característica atual versus tensão de um tiristor:
TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DE POTÊNCIA
Uma vez que as fontes de alimentação são, tipicamente, de valor constante, sejam elas CA ou CC, caso seja preciso variar a tensão aplicada sobre uma carga, é necessário o emprego de algum dispositivo que seja capaz de "dosar" a quantidade de energia transferida. Se o controle deve ser feito sobre a tensão, o dispositivo deve ter uma posição em série entre a fonte e a carga, como indicado na figura. Pode-se ter um atuador linear, sobre o qual tem-se uma queda de tensão proporcional à sua impedância. Este tipo de controle da tensão tem como inconveniente a perda de energia sobre a resistência série. Caso tenha-se uma reatância nesta posição, além da dificuldade de variação no valor de uma capacitância ou indutância, tem-se que a energia reativa armazenada é similar àquela da própria carga. A maneira mais eficiente e simples de manobrar valores elevados de potência é por meio de chaves. Obviamente esta não é uma variação contínua. No entanto, dada a característica de armazenadores de energia presente em praticamente quase todas as aplicações, a própria carga atua como um filtro, extraindo o valor médio da tensão instantânea aplicada sobre ela. Como uma chave ideal apresenta apenas os estados de condução (quando a tensão sobre ela é nula) e de bloqueio (quando a corrente por ela é nula), não existe dissipação de potência sobre ela, garantindo a eficiência energética do arranjo. Na maior parte dos casos, a frequência de comutação da chave é muito maior do que a constante de tempo da carga. Por exemplo, se a carga for uma lâmpada, não se deseja observar cintilação luminosa; se for um motor, não se quer um torque pulsante.
Controle de fase
Quando a tensão de alimentação é alternada, o uso de tiristores é mais comum, seja para um ajuste na própria tensão CA, seja para a conversão de uma tensão CA em CC (retificação). Uma possibilidade é o controle por ciclos inteiros, quando, para um período de vários ciclos da rede permite-se a condução por uma fração do total de ciclos. Este tipo de controle é usado em situações em que a constante de tempo da carga é muito grande, como em sistemas térmicos. Outra aplicação é, por exemplo, a conexão de capacitores para correção de fator de potência (CCT – Capacitor Chaveado a Tiristor) em que o dispositivo é inserido ou retirado, dependendo da necessidade de compensação. Nestes casos o interruptor semicondutor não é controlado continuamente, mas assume apenas situações de condução ou de bloqueio durante “longos” períodos de tempo. De modo mais geral, a maneira de variar o valor de uma tensão CA é por meio do chamado Controle de Fase, no qual, dado um semiciclo da rede, a chave é acionada em um determinado ângulo, fazendo com que a carga esteja conectada à entrada por um intervalo de tempo menor ou igual a um semiciclo.