Apostila - Sistemas CC e CA

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SUMÁRIO 
1 RETIFICADORES .....................................................................................5 
1.1 Introdução................................................................................................5 
1.2 Tipos de retificadores .............................................................................5 
1.2.1 Retificador monofásico de meia onda .......................................................6 
1.2.2 Retificador monofásico de onda completa.................................................7 
1.2.3 Retificador trifásico de meia onda ...........................................................11 
1.2.4 Retificador trifásico de onda completa.....................................................13 
1.3 Filtros utilizados em circuitos retificadores........................................17 
1.4 Retificadores na REPAR (CR)...............................................................19 
1.4.1 CR com amplificador magnético..............................................................20 
1.4.2 CR com ponte trifásica semicontrolada ...................................................23 
1.4.3 Retificadores de entrada das UPS’s........................................................24 
2 ACUMULADORES DE ENERGIA – BATERIAS - BT ............................26 
2.1 Introdução..............................................................................................27 
2.1.1 Histórico ..................................................................................................27 
2.1.2 Definições preliminares ...........................................................................28 
2.1.3 Estado da arte em geradores eletroquímicos - baterias ..........................29 
2.2 Acumulador elementar..........................................................................32 
2.2.1 Princípio de funcionamento do acumulador ............................................34 
2.3 Aplicações .............................................................................................37 
2.3.1 Associação série de acumuladores e/ou baterias ...................................38 
2.3.2 Associação em paralelo de baterias........................................................39 
2.4 Principais definições e parâmetros para acumulador - BT................43 
2.4.1 Capacidade .............................................................................................43 
2.4.2 Carga.......................................................................................................46 
2.4.3 Vida útil esperada....................................................................................47 
2.4.4 Resistência interna ..................................................................................48 
2.5 Situando os bancos de baterias da REPAR........................................49 
2.6 Fatores de conservação e manutenção da confiabilidade da BT .....50 
2.7 Fatores ambientais e de segurança relacionados às baterias ..........51 
2.7.1 Compromisso com o meio ambiente .......................................................51 
2.7.2 Identificação de perigos à saúde.............................................................52 
2.7.3 Primeiros socorros...................................................................................52 
2.7.4 Risco de fogo ou explosão ......................................................................52 
2.7.5 Medidas contra vazamentos acidentais...................................................53 
2.7.6 Manuseio e estocagem ...........................................................................53 
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2.7.7 Informações ecológicas...........................................................................53 
2.8 Provocações para reflexão sobre o saber construído .......................54 
3 INVERSORES.........................................................................................57 
3.1 Introdução..............................................................................................57 
3.2 Tipos de inversores...............................................................................57 
3.2.1 Inversor half-bridge..................................................................................57 
3.2.2 Inversor full-bridge...................................................................................58 
3.2.3 Inversor push-pull ....................................................................................59 
3.3 Princípio da modulação PWM ..............................................................60 
3.3.1 Modulação PWM senoidal a dois níveis ..................................................61 
3.3.2 Modulação PWM senoidal a três níveis...................................................62 
4 NO BREAK - UPS...................................................................................63 
4.1 Introdução..............................................................................................63 
4.1.1 Definição .................................................................................................63 
4.1.2 Estado da arte em no breaks – UPS .......................................................64 
4.2 Situando as UPS´s da REPAR..............................................................68 
4.3 Possibilidades operacionais da UPS...................................................73 
4.3.1 Operação em estado de rede normal ......................................................73 
4.3.2 Operação via baterias .............................................................................73 
4.3.3 Operação em estado de emergência via chave estática .........................74 
4.3.4 Operação via bypass de manutenção .....................................................75 
4.4 Principais parâmetros a considerar nas UPS´s ..................................75 
4.4.1 Potências:................................................................................................76 
4.4.2 Tensões:..................................................................................................77 
4.4.3 Correntes:................................................................................................78 
4.4.4 Autonomia ...............................................................................................79 
4.5 Provocações para reflexão sobre o saber construído .......................79 
REFERÊNCIAS.........................................................................................................81 
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LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1.1 - Circuito retificador monofásico de meia onda não controlado..................6 
Figura 1.2 - Principais formas de onda........................................................................6 
Figura 1.3 - Retificador monofásico de onda completa não controlado.......................7 
Figura 1.4 - Retificador monofásico em ponte durante o semiciclo positivo da fonte ..7 
Figura 1.5 - Retificador monofásico em ponte durante o semiciclo negativo da fonte.8 
Figura 1.6 - Principais formas de onda........................................................................8 
Figura 1.7 - Circuito retificador monofásico em ponte semicontrolado........................9Figura 1.8 - Principais formas de onda........................................................................9 
Figura 1.9 - Circuito retificador monofásico em ponte totalmente controlado............10 
Figura 1.10 - Principais formas de onda....................................................................10 
Figura 1.11 - Circuito retificador trifásico de meia onda não controlado....................11 
Figura 1.12 - Principais formas de onda....................................................................12 
Figura 1.13 - Circuito retificador trifásico de meia onda controlado...........................12 
Figura 1.14 - Principais formas de onda....................................................................13 
Figura 1.15 - Circuito retificador trifásico em ponte não controlado ..........................13 
Figura 1.16 - Principais formas de onda....................................................................15 
Figura 1.17 - Circuito retificador trifásico em ponte semicontrolado..........................15 
Figura 1.18 - Principais formas de onda....................................................................16 
Figura 1.19 - Circuito retificador trifásico em ponte totalmente controlado................16 
Figura 1.20 - Principais formas de onda....................................................................17 
Figura 1.21 - Circuito retificador com filtro capacitivo................................................18 
Figura 1.22 - Tensão de saída com filtro capacitivo ..................................................18 
Figura 1.23 - Circuito retificador com filtro LC ...........................................................18 
Figura 1.24 - Tensão e corrente na entrada com filtro capacitivo e com filtro LC......19 
Figura 1.25 - Diagrama do retificador trifásico tipo 3 BTU.........................................22 
Figura 1.26 - CR 5601 da CAFOR ............................................................................23 
Figura 1.27 - Vista interna do CR 5601 da CAFOR...................................................23 
Figura 1.28 - CR 5301 do UTRA ...............................................................................24 
Figura 2.1 - Acumulador elementar ...........................................................................29 
Figura 2.2 - Acumulador prático ................................................................................32 
Figura 2.3 - Placas em paralelo.................................................................................33 
Figura 2.4 - Estado de carga no acumulador ............................................................36 
Figura 2.5 - Associação de acumuladores série........................................................39 
Figura 2.6 - Associação de acumuladores em paralelo.............................................40 
Figura 2.7 - Paralelismo de fonte CC ........................................................................40 
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Figura 2.8 - Paralelismo de fonte CC ........................................................................41 
Figura 2.9 - Alimentação CC redundante ..................................................................42 
Figura 2.10 - Ábaco de resistência interna de baterias .............................................49 
Figura 2.11 - Bateria alcalina da CAFOR ..................................................................56 
Figura 3.1 - Inversor meia ponte ...............................................................................58 
Figura 3.2 - Inversor ponte completa.........................................................................59 
Figura 3.3 - Inversor push-pull...................................................................................60 
Figura 3.4 - Sinais de comando da modulação PWM senoidal a dois níveis. ...........61 
Figura 3.5 - Tensão de saída para modulação PWM senoidal a dois níveis. ............61 
Figura 3.6 - Sinais de comando da modulação PWM senoidal a três níveis. ............62 
Figura 3.7 - Tensão de saída para modulação PWM senoidal a três níveis. ............62 
Figura 4.1 - Esquema genérico de UPS....................................................................64 
Figura 4.2 - Retificador da UPS.................................................................................69 
Figura 4.3 - UPS Siemens da CAFOR ......................................................................70 
Figura 4.4 - Diagrama bloco do inversor ...................................................................70 
Figura 4.5 - Chave estática a SCR............................................................................71 
Figura 4.6 - Configuração da UPS no sistema ..........................................................72 
Figura 4.7 - UPS operando com rede normal............................................................73 
Figura 4.8 - UPS operando pela bateria....................................................................74 
Figura 4.9 - UPS operando em emergência..............................................................74 
Figura 4.10 - UPS em manutenção ...........................................................................75 
 
 
 
 
 
 
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1.1 Introdução 
1.2 
RETIFICADORES 
O retificador é um circuito que faz a ligação de uma fonte CA para uma 
carga CC, ou seja, converte a tensão alternada de uma fonte em tensão contínua. A 
tensão contínua, assim obtida, não é pura, como a de uma bateria, pois contém uma 
componente alternada chamada ondulação ou ripple, sobreposta no nível médio CC. 
Os vários tipos de circuitos retificadores, embora dêem uma tensão CC, 
diferem quanto à ondulação na saída, ao nível médio de tensão, à eficiência, etc. 
Tipos de retificadores 
Os circuitos retificadores dividem-se em dois grupos, chamados de circuitos 
de meia onda e circuitos de onda completa. Os circuitos de meia onda podem 
também ser chamados de circuitos de um caminho, e os circuitos de onda completa 
são também conhecidos como circuitos de dois caminhos, ou mais comumente, 
circuito em ponte. 
Quanto ao número de fases, os mais comuns são os circuitos retificadores 
monofásicos e os circuitos retificadores trifásicos. 
As características de controle dos vários circuitos retificadores podem ser 
colocadas em três categorias: sem controle, semicontrolado e totalmente controlado. 
O circuito retificador não controlado contém apenas diodos, fornecendo uma 
tensão CC fixa para a carga, proporcional a tensão CA de alimentação. 
Nos circuitos totalmente controlados, todos os elementos retificadores são 
tiristores. Nesses circuitos, por meio do controle apropriado do ângulo de fase no 
qual o tiristor é disparado, é possível controlar a tensão média CC na carga. 
O retificador semicontrolado contém uma mistura de tiristores e diodos, e 
também permite o ajuste do nível de tensão média CC na carga. 
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1.2.1 Retificador monofásicode meia onda 
Embora o retificador monofásico de meia onda não controlado seja bastante 
simples, é fundamental sua análise para facilitar o entendimento dos circuitos mais 
complexos. 
A figura 1.1 mostra o diagrama do circuito e a figura 1.2 as principais formas 
de onda. 
 
Figura 1.1 - Circuito retificador monofásico de meia onda não controlado 
 
 
Figura 1.2 - Principais formas de onda 
Durante o semiciclo positivo, quando a tensão no anodo é positiva em 
relação ao catodo, o diodo passa para o estado ligado. Isso permite que a corrente 
flua através da carga. Assim a tensão acompanha a meia onda senoidal positiva. 
Durante o semiciclo negativo, a tensão no anodo torna-se negativa em relação à no 
catodo e o diodo passa para o estado desligado. Assim não há fluxo de corrente 
através da carga, e a tensão na carga neste instante de tempo é zero. 
O circuito retificador transformou a tensão CA em tensão CC, porém 
pulsante e com uma ondulação elevada. No item 1.3 desta apostila, são 
apresentados os filtros utilizados em circuitos retificadores, cujo objetivo é minimizar 
as ondulações de tensão e corrente na carga. 
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1.2.2 Retificador monofásico de onda completa 
Esse retificador utiliza quatro diodos, como pode ser visto na figura 1.3. 
Durante o semiciclo positivo da fonte de tensão, os diodos D2 e D3 estarão 
diretamente polarizados, portanto conduzindo. O fluxo de corrente na carga, nesse 
período, dá-se por estes dois diodos, resultando em uma queda de tensão positiva 
na carga, como pode ser visto na figura 1.4. 
A figura 1.5 mostra o circuito durante o semiciclo negativo da fonte de 
tensão. Agora D1 e D4 estão diretamente polarizados e, portanto conduzindo. O 
sentido da corrente através da carga é o mesmo, porém através dos diodos D1 e D4. 
Isto resulta em uma tensão na carga ainda positiva. O retificador de onda completa 
propicia corrente na carga durante ambos os semiciclos. A figura 1.6 mostra as 
principais formas de onda. 
 
Figura 1.3 - Retificador monofásico de onda completa não controlado 
 
 
Figura 1.4 - Retificador monofásico em ponte durante o semiciclo positivo da fonte 
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Figura 1.5 - Retificador monofásico em ponte durante o semiciclo negativo da fonte 
 
Figura 1.6 - Principais formas de onda 
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Este mesmo circuito quando possuir dois diodos e dois tiristores, como 
mostra a figura 1.7, passa a ser um retificador monofásico em ponte semicontrolado. 
As principais formas de onda podem ser vistas na figura 1.8. 
 
Figura 1.7 - Circuito retificador monofásico em ponte semicontrolado 
 
 
Figura 1.8 - Principais formas de onda 
No caso dos quatro componentes serem tiristores, passa a ser um retificador 
monofásico em ponte totalmente controlado. A figura 1.9 mostra a estrutura. 
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Figura 1.9 - Circuito retificador monofásico em ponte totalmente controlado 
Tanto no circuito semicontrolado quanto no totalmente controlado, não basta 
os tiristores estarem diretamente polarizados para entrar em condução como 
ocorrem com os diodos, torna-se necessária a aplicação de um pulso de disparo no 
gatilho do(s) tiristor(es). Desta forma é conseguido um retardo no instante de entrada 
em condução, esta é a forma de controlar a tensão entregue à carga. A figura 1.10 
mostra as principais formas de onda para o retificador monofásico em ponte 
totalmente controlado alimentando uma carga indutiva. 
 
Figura 1.10 - Principais formas de onda 
Fica evidente que o circuito como um todo acaba se tornando mais 
complexo devido à necessidade da geração dos pulsos de disparo para acionar os 
tiristores, porém é conseguida a regulação da tensão de saída, que pode ser 
automática, através de circuitos de controle que monitoram a tensão e ajustam o 
ângulo de disparo, ou manual. 
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Quanto ao funcionamento, o que diferencia um retificador semicontrolado de 
um totalmente controlado, é o fato de que o totalmente controlado permite também o 
fluxo de corrente da carga para a fonte, ou seja, ele é um conversor bidirecional. 
1.2.3 Retificador trifásico de meia onda 
A figura 1.11 a seguir mostra o circuito de um retificador trifásico não 
controlado de meia onda. Como existe um só caminho, os diodos de cada fase estão 
conectados ao mesmo ponto e, como a carga é ligada ao neutro do transformador, 
conduzirá o diodo ligado a fase que instantaneamente possuir o maior potencial. 
 
Figura 1.11 - Circuito retificador trifásico de meia onda não controlado 
 
A figura 1.12 mostra a forma de onda de tensão na carga. Observe que a 
condução do D1, ligado a fase A, ocorre em ωt = π/6, no exato instante que a tensão 
VA torna-se mais positiva que a tensão VC. Neste instante D3 comuta e D1 passa a 
conduzir a corrente de carga. 
Durante a condução de D1, a tensão na carga é exatamente VA. Os outros 
diodos estão polarizados reversamente, pois as suas respectivas fases têm uma 
tensão menor que a fase A. 
Quando ωt = 5π/6, a tensão VB é igual à VA e o diodo D1 corta, passando D2 a 
condução. Durante a condução de D2, a tensão na carga é VB. 
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Figura 1.12 - Principais formas de onda 
 
A substituição dos três diodos por tiristores, e evidentemente a colocação do 
circuito de geração dos pulsos e controle, torna esse circuito um retificador trifásico 
de meia onda controlado. As figuras 1.13 e 1.14 ilustram o circuito e as principais 
formas de onda. 
 
Figura 1.13 - Circuito retificador trifásico de meia onda controlado 
 
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Figura 1.14 - Principais formas de onda 
1.2.4 Retificador trifásico de onda completaAs figuras 1.15 e 1.16 a seguir mostram o circuito de um retificador trifásico 
não controlado em ponte, e as formas de onda correspondentes. 
 
Figura 1.15 - Circuito retificador trifásico em ponte não controlado 
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Para entendermos o funcionamento desse circuito, vejamos inicialmente 
como determinar os diodos que conduzem. Consideremos inicialmente que a fase A 
possui a maior tensão em relação ao neutro. É razoável supor que neste caso D1 
esteja em condução. Se isto ocorrer, teremos em X, relativamente ao neutro do 
secundário do transformador, a tensão da fase A. As tensões aplicadas aos anodos 
dos diodos D3 e D5 são respectivamente as das fases B e C. Como estas tensões 
são menores, por hipótese, que a tensão dos catodos, D3 e D5 estão reversamente 
polarizados. 
Para determinarmos qual entre os diodos D2, D4 ou D6 conduzirá, faremos a 
hipótese de que VCN>VBN, ou em outras palavras, a fase B é a menos positiva, ou a 
mais negativa das fases do sistema trifásico. É razoável supor que D4 esteja 
conduzindo e se isto se verificar, teremos no ponto Y, relativamente ao neutro do 
transformador, a tensão da fase B. Teremos então D2 e D4 cortados uma vez que as 
tensões dos catodos dos mesmos (VAN e VCN respectivamente) são maiores que as 
tensões dos catodos (VBN, a menos positiva das três tensões de fase). 
Chega-se a conclusão que conduzirão os diodos ligados a fase mais positiva, 
e os diodos ligados as fases menos positivas. Ora isso é o mesmo que dizer que os 
diodos que conduzirão serão determinados pela tensão da linha mais positiva. A 
análise será feita então com base nas tensões de linha e não nas tensões de fase. 
O quadro a seguir, resume os diodos que conduzem: 
Intervalo Tensão de linha + positiva Diodos que conduzem 
0 < ωt < π/3 VCB D5; D4 
π/3 < ωt< 2π/3 VAB D1; D4 
2π/3 < ωt < π VAC D1; D6 
π < ωt < 4π/3 VBC D3; D6 
4π/3 < ωt < 5π/3 VBA D3; D2 
5π/3 < ωt < 2π VCA D5; D2 
 
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Figura 1.16 - Principais formas de onda 
Da mesma forma que nos circuitos monofásicos, a substituição da metade 
dos diodos por tiristores, torna o circuito um retificador semicontrolado, e a 
substituição de todos os diodos por tiristores, um circuito retificador totalmente 
controlado. As figuras 1.17 e 1.18, ilustram o retificador trifásico em ponte 
semicontrolado e suas principais formas de onda. 
 
Figura 1.17 - Circuito retificador trifásico em ponte semicontrolado 
 
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Figura 1.18 - Principais formas de onda 
As figuras 1.19 e 1.20 ilustram o retificador em ponte totalmente controlado e 
suas principais formas de onda. 
 
Figura 1.19 - Circuito retificador trifásico em ponte totalmente controlado 
 
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Figura 1.20 - Principais formas de onda 
1.3 Filtros utilizados em circuitos retificadores 
Até este ponto da apostila, a abordagem em relação aos retificadores foi 
apenas em relação à conversão de CA para CC, sem questionar a qualidade do 
sinal de corrente contínua. Quando se trata de um sistema de CC, espera-se um 
sinal constante ao longo do tempo, ou seja, com baixa ondulação. Esta baixa 
ondulação pode ser quanto à tensão, quanto à corrente ou ambas. 
Sabe-se que se um capacitor for colocado em paralelo em um barramento 
energizado com uma tensão CC, esta tensão estará em seus terminais, como o 
capacitor se opõe à variação de tensão, existe uma tendência da tensão do 
barramento sofrer uma menor variação, desta forma reduzindo a ondulação de 
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tensão do barramento CC. A figura 1.21 mostra a colocação do capacitor na saída 
de um retificador para reduzir a ondulação de tensão. 
 
Figura 1.21 - Circuito retificador com filtro capacitivo 
 
A figura 1.22 mostra o formato da tensão de saída do retificador após a 
colocação do capacitor. 
 
Figura 1.22 - Tensão de saída com filtro capacitivo 
Quanto à ondulação de corrente, esta pode ser minimizada com a colocação 
de um indutor em série com a saída do retificador, pois o indutor tem a propriedade 
de se opor às variações de corrente. A figura 1.23 ilustra um circuito retificador com 
filtro LC. 
 
Figura 1.23 - Circuito retificador com filtro LC 
 
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A figura 1.24 mostra a forma de onda da corrente de entrada do retificador 
monofásico em ponte com filtro capacitivo e com filtro LC. 
 
Figura 1.24 - Tensão e corrente na entrada com filtro capacitivo e com filtro LC 
 
O dimensionamento dos elementos que compõem o filtro é dependente do 
grau de alisamento desejado na tensão, na corrente ou em ambas, e também da 
potência absorvida pela carga conectada na saída do retificador. 
Nos retificadores de grande porte (retificadores industriais), normalmente os 
capacitores e indutores são responsáveis por boa parte do volume e peso do 
equipamento. 
 
1.4 Retificadores na REPAR (CR) 
Os retificadores existentes na REPAR são responsáveis pelo fornecimento 
de energia com uma tensão 120VCC para ser utilizada em comandos, alarmes, 
sinalização, comunicação, iluminação de emergência, etc. Esta energia é acumulada 
nas “baterias”, para que nas situações de falta da rede CA, existam mecanismos de 
controle e operação do sistema. 
Basicamente a refinaria possui dois tipos de retificadores, aqui denominados 
CR, ou carregador retificador, pois a energia entregue pelo retificador deve além de 
alimentar os “consumidores” já citados, carregar o banco de baterias. Um dos tipos 
de CR da refinaria utiliza-se da tecnologia de amplificadores magnéticos no controle 
da tensão de saída, e o outro, utiliza uma ponte trifásica semicontrolada. 
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 Departamento de Eletrotécnica – CEFET Pr / PETROBRAS 20Em operação normal o retificador encontra-se em estado de flutuação 
mantendo em sua saída um nível de tensão na ordem de 132VCC, este valor é o 
normalmente disponibilizado aos consumidores. Vale ressaltar que a tensão nominal 
dos consumidores é de 120VCC e os mesmos normalmente admitem uma variação 
na tensão de alimentação de ±10%, o que permite mantê-los alimentados 
diretamente pela saída do retificador durante a flutuação. Esporadicamente é 
necessária a aplicação de uma tensão de equalização sobre as baterias, esta tensão 
é de 144VCC, valor este que ultrapassa a tolerância dos consumidores, portanto 
nesta situação exige-se um recurso de atenuação para que o consumidor não seja 
afetado. 
Um mecanismo utilizado para regulação da tensão CC entregue aos 
consumidores, é o chamado diodo de queda ou também DQ. Seu princípio se baseia 
em provocar uma queda de tensão sobre um grupo de diodos colocado em série 
entre as baterias e os consumidores. Em operação normal, tensão na ordem de 
132VCC, a unidade DQ encontra-se curto circuitada. Por ocasião da aplicação da 
carga de equalização, a chave em paralelo com a DQ é aberta e a unidade entra em 
atuação. Assim é mantida a tensão para o consumidor na ordem de 132VCC mesmo 
estando a tensão de saída do retificador em torno de 144VCC. 
1.4.1 CR com amplificador magnético 
Este retificador possui um transformador de entrada que tem a finalidade de 
isolar o circuito e fornecer uma tensão mais alta que a do barramento CC. 
O retificador é controlado por meio de um transdutor (amplificador 
magnético), que por sua vez é controlado por um comando eletrônico. Sua função é 
limitar a tensão e a corrente fornecida às baterias e consumidores. 
A energia controlada pelo transdutor é em corrente alternada, logo o 
transdutor situa-se entre o transformador de entrada e a ponte trifásica de diodos. 
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¾ Limitação da tensão: Produz-se no transdutor uma queda de tensão que é 
proporcional ao valor momentâneo da tensão de saída CC que é regulada pelo 
comando eletrônico. Este comando eletrônico compara a tensão CC do 
consumidor com uma tensão de referência de um diodo zener. A eventual 
diferença entre estas duas tensões é amplificada e aplicada a um transistor de 
potência que controla a corrente de excitação do transdutor, variando assim a 
impedância do mesmo, mantendo a tensão CC de saída praticamente constante. 
¾ Limitação de corrente: Para tanto, o comando eletrônico recebe a informação do 
valor de corrente instantânea existente na saída do transformador por meio dos 
transformadores de corrente (TCs). No caso da corrente atingir o valor nominal, o 
comando eletrônico variará a impedância do transdutor, de maneira a obstruir a 
passagem da corrente mais elevada. 
A figura 1.25 ilustra o diagrama simplificado do CR em questão. 
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Figura 1.25 - Diagrama do retificador trifásico tipo 3 BTU 
Como exemplo de CRs que se utilizam desta tecnologia, pode-se citar os 
retificadores do SETRAE e CAFOR cujos códigos de identificação são: CR5901, 
CR5911, CR5921, CR5941 e CR5601. 
A figura 1.26 a seguir mostra o CR5601 da CAFOR. 
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Figura 1.26 - CR 5601 da CAFOR 
Na figura 1.27 é apresentado o detalhe dos elementos magnéticos do 
circuito, pode-se ainda observar a ponte trifásica de diodos. 
 
Figura 1.27 - Vista interna do CR 5601 da CAFOR 
 
1.4.2 CR com ponte trifásica semicontrolada 
Da mesma forma que no CR anterior, este possui um transformador isolador 
na entrada, que fornece uma tensão maior que a tensão CC de saída. Após o 
transformador encontra-se a ponte retificadora trifásica semicontrolada, conforme 
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visto na figura 1.17, composta por três diodos e três SCRs (retificador controlado de 
silício). 
Neste caso o controle da energia entregue à carga é feito através da 
variação do ângulo de disparo dos SCRs. A placa eletrônica de controle monitora a 
tensão e a corrente de saída, e ajusta o ângulo de disparo dos SCRs, o que ocorre a 
cada meio ciclo da tensão de entrada em cada fase. 
A figura 1.28 a seguir apresenta o CR5301 do UTRA, como exemplo de um 
dos retificadores que utiliza a ponte trifásica semicontrolada. 
 
Figura 1.28 - CR 5301 do UTRA 
 
Como exemplo de CRs que se utilizam desta tecnologia, pode-se citar os 
retificadores do UTRA e do PROCESSO cujos códigos de identificação são: 
CR5301, CR2101, CR2201 e CR2501. 
1.4.3 Retificadores de entrada das UPS’s 
As UPS’s existentes na REPAR utilizam como entrada retificadora uma 
ponte trifásica totalmente controlada, conforme descrito no item 1.2.4 e seu 
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diagrama elétrico apresentado na figura 1.19. A tensão de alimentação destas UPS’s 
é de 380VCA. 
Vale ressaltar que estas UPS’s não são providas de transformador interno, 
porém como solução para adaptar a tensão da rede de 480VCA para 380VCA é 
utilizado um transformador isolador externo. 
 
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2 ACUMULADORES DE ENERGIA – BATERIAS - BT 
ENERGIA É A CAPACIDADE DE REALIZAR TRABALHO. (Princípio da 
Física Clássica) 
Por exemplo: A operação dos elementos 52 da SE 13.8 kV. O trabalho de 
abertura e / ou fechamento que é provido via impulso elétrico a partir de um clic no 
console até atingir uma das suas bobinas de abertura / fechamento ou de trip. A 
ação de trânsito da informação, do console até o disjuntor, ação de abrir ou fechar 
geralmente por atuação de uma mola que é carregada por ação de um motor 
elétrico. A energia que transportou a informação, a energia da mola e a energia das 
bobinas elétricas são capacidades de realizar trabalho e dependem de uma fonte 
para alimentá-la, a fim de que nas ocasiões oportunas possibilite a operação 
necessária. 
Prevendo possíveis falhas no sistema, casos de eventuais faltas ou 
interrupções momentâneas, da rede elétrica CA normais, alocou-se recursos com 
autonomia de suprir consumidores críticos com fontes alternativas,com capacidade 
de acumular energia para realizar trabalhos além da operação em normalidade, mas 
também mantendo uma reserva para operação nas emergências. 
Provocações: 
¾ Os acumuladores de energia elétrica podem ser comparados de alguma forma 
com o corpo humano? E com um tanque de combustível? 
¾ Qual a natureza da energia armazenada em uma bateria? Existe um acumulador 
para energia elétrica alternada? Justifique! 
¾ Pilhas e baterias são fontes de energia! Então estamos falando de um mesmo 
ente? Justifique! 
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2.1 Introdução 
2.1.1 Histórico 
Embora a descoberta da eletricidade date de cerca de 2500 a. C. pelos 
gregos, muito pouco progresso foi realizado na ciência da eletricidade até a 
descoberta da célula básica, no final do século XVIII. 
A reação da célula básica foi notada primeiramente por Luigi Galvani, em 
1791, enquanto preparava uma experiência em anatomia. Para a experiência, 
Galvani removeu pernas dissecadas de sapo de uma solução salina e suspendeu-as 
por meio de um fio de cobre. Ele percebeu que cada vez que tocava em uma das 
pernas com uma barra de ferro, os músculos da perna se contorciam. Galvani 
concluiu que a eletricidade estava sendo produzida, mas pensou que ela viesse dos 
músculos da perna. 
Em 1800, o italiano Alessandro Volta repetiu a experiência e verificou que os 
músculos do sapo não produziam eletricidade. Entretanto, descobriu que a 
eletricidade resultava da reação química entre o fio de cobre, a barra de ferro e a 
solução salina contida na perna do sapo dissecada. Usando este conhecimento, 
Volta efetuou uma série de experimentos com vários tipos de placas metálicas e 
soluções ácidas. Uma das experiências consistia em aproximar uma placa de zinco 
de outra placa de cobre, separadas por uma tela impregnada de ácido sulfúrico. 
Volta observou que, nessas condições, circulava uma corrente elétrica muito fraca 
entre os elementos da composição. Para intensificar a corrente, ele dispôs os 
elementos em pilhas, na qual a parte superior era constituída por uma chapinha de 
cobre (o pólo ou eletrodo positivo) e a parte inferior por uma chapinha de zinco (o 
pólo ou eletrodo negativo) O conjunto tornou-se eficiente e passou a ser chamado 
de pilha de Volta. 
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2.1.2 Definições preliminares 
¾ Pilha: gerador eletroquímico de energia elétrica, mediante conversão geralmente 
irreversível de energia química (NBR 7039/87); 
¾ Acumulador: Tratando-se de acumulador elétrico, é dispositivo eletroquímico 
constituído de um elemento eletrólito e caixa, que armazena, sob forma de 
energia química a energia elétrica que lhe seja fornecida e que a restitui quando 
ligado a um circuito consumidor (NBR 7039/87); 
¾ Elemento: É o conjunto de duas placas ou de dois grupos de placas de 
polaridades opostas, isoladas entre si e banhadas pelo mesmo eletrólito, mais o 
recipiente que os contém, conforme figuras 2.1, 2.2 e 2.3; 
¾ Bateria: É o conjunto de elementos interligados, contidos em um mesmo bloco 
recipiente ou por associação externa dos elementos; 
¾ Eletrodos: são os condutores pelos quais a corrente deixa ou retorna ao eletrólito, 
consiste de placas e terminais de conexão, há um eletrodo positivo e um 
negativo, conforme figura 2.1. 
¾ Placa: É o conjunto constituído pela grade e materiais ativos; todos os tipos de 
baterias possuem placas positivas e negativas; 
¾ Grade: Parte constitutivas das placas destinadas a sustentação dos elementos 
ativos para compor o eletrodo; 
¾ Eletrólito: é a solução que age sobre os eletrodos nele localizados; 
¾ Vaso: caixa, recipiente ou invólucro que contém as placas e o eletrólito, é 
geralmente construída de ebonite, resina acrílica. 
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Figura 2.1 - Acumulador elementar 
2.1.3 Estado da arte em geradores eletroquímicos - baterias 
Todos os geradores eletroquímicos desenvolvidos com base na pilha de 
Volta são constituídos essencialmente de dois eletrodos e um eletrólito, mesmo que 
sejam diferentes entre si por muitas outras características. Dependendo do trabalho 
que desenvolvem e de suas propriedades específicas, os geradores eletroquímicos 
podem ser classificados em dois grupos: 
¾ Geradores eletrolíticos primários, que não podem ser recarregados (pilhas); 
produzem um único processo de descarga, pois suas reações químicas internas 
são irreversíveis. Dessa maneira, no final de um determinado período de uso, o 
gerador se esgota, pois seus componentes internos se degradam 
completamente. 
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¾ Geradores eletrolíticos secundários são os recarregáveis, chamados 
(acumuladores), incluem todos os modelos de equipamento que permitem ciclos 
de cargas e descargas repetidas. Isso acontece porque as transformações 
eletroquímicas que se verificam no interior dos geradores podem ser revertidas 
ao aplicar-se sobre seus terminais determinadas tensões e correntes elétricas. 
No grupo de geradores primários destacam-se os seguintes tipos de pilhas: 
pilha de zinco-carbono, pilha alcalina, pilha de mercúrio, pilha de prata, pilha de lítio. 
No grupo de geradores secundários destacam-se pelo menos cinco tipos de 
acumuladores que têm aplicações muito diversificadas: 
¾ Bateria com placas de chumbo, em solução eletrolítica aquosa ácida, ventilada, 
requer manutenção do meio eletrolítico; 
¾ Bateria com placas de chumbo, em solução eletrolítica aquosa ácida, não 
ventilada, isenta de manutenção com relação ao meio eletrolítico; 
¾ Bateria com placas de chumbo em solução eletrolítica gelatinosa ácida, isenta de 
manutenção; 
¾ Bateria de níquel-cádmio com solução eletrolítica aquosa alcalina, ventilada, 
requer manutenção; 
¾ Um outro grupo de baterias vem se destacando com o avanço da micro 
eletrônica, com aplicação especial nos equipamentos portáteis de 
telecomunicações que são as baterias utilizadas em aparelhos eletrônicos, tais 
como celulares, notebook, etc. 
Tanto a capacidade das pilhas como a dos acumuladores é determinada 
com base no produto (multiplicação) de dois parâmetros (dados): corrente de 
descarga e a duração da descarga. O valor do produto é expresso por unidades de 
medida especiais o ampere-hora (Ah). 
Os acumuladores quanto a sua função podem ser assim classificados: 
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¾ Acumuladorespara partida, podendo ser de composição chumbo-ácido ou 
níquel-cádmio, encontram sua maior aplicação em veículos automotores, que 
utilizam motores de combustão interna, daí elas serem também conhecidas como 
baterias automotivas, sua característica elétrica é a de fornecer grande 
quantidade de corrente em intervalos de tempo pequenos – sua ação principal 
predomina durante o acionamento do motor de arranque para a partida do motor 
de combustão. 
¾ Acumuladores estacionários, podendo ser de composição chumbo-ácido ou 
níquel-cádmio, são utilizados na composição de baterias das instalações fixas e 
são empregadas como fontes de alimentação de emergência. A sua 
característica principal é o fornecimento contínuo de energia por períodos 
prolongados. Ex.: Banco de baterias utilizados em fontes CC, de subestações, 
equipamentos rádios, no breaks, circuitos de emergência, sistemas contra 
incêndio. 
¾ Acumuladores para tração, composição níquel-cádmio ou níquel-ferro, são 
utilizadas na alimentação de veículos que são impulsionados por motores 
elétricos. A sua principal característica é o fornecimento variado de energia em 
pequenos períodos de tempo. Elas são largamente empregadas em pequenas 
máquinas operativas, tais como empilhadeiras. 
¾ Os acumuladores portáteis, composição prata-cádmio ou níquel ferro, 
caracterizam-se pelo tamanho reduzido e atualmente de grande aplicação em 
aparelhos miniaturizados. A sua principal característica consiste na sua 
construção hermética, necessária para evitar vazamento de eletrólitos, o que 
ocasionaria danos aos equipamentos eletrônicos do aparelho. 
 
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2.2 Acumulador elementar 
O acumulador elétrico apresenta na sua estrutura três partes essenciais: os 
eletrodos, onde se produzem as reações químicas; o eletrólito, que é a solução 
reagente e que constitui o meio condutor das placas elétricas no interior do 
acumulador; e o vaso recipiente que abriga os eletrodos e o eletrólito. A figura 2.2 
apresenta um acumulador prático simplificado. 
As placas dos eletrodos, que se localizam internamento ao acumulador, 
imersas no eletrólito e afastadas uma das outras mecanicamente. Este afastamento 
mecânico representa também um isolamento elétrico e que pode ser feito por um 
material isolante. 
Figura 2.2 - Acumulador prático 
As substâncias que formam cada eletrodo têm constituição diferente e são 
os reagentes que vão formar compostos químicos pela combinação com as 
partículas das substâncias do eletrólito durante o fornecimento de carga elétrica ao 
circuito consumidor, que se encontra ligado externamente aos terminais de ligação 
do acumulador. 
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O eletrólito é uma solução de ácido, base ou sais que servem de elemento 
condutor para permitir a circulação de cargas elétricas no interior do acumulador. 
A quantidade de cargas elétricas que o acumulador pode fornecer ao circuito 
externo é um valor característico do elemento, e este valor é proporcional ao número 
de reações eletroquímicas entre as substâncias do ele s placas. Portanto a 
área da placa imersa no eletrólito afeta o fornecim
externo, então as estruturas dos eletrodos são form
paralelo, conforme mostra a figura 2.3. 
 
 
a – Placas de um único eletrodo b - Conjunto de p
Figura 2.3 - Placas em paralel
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trólito e a
ento de corrente ao circuito 
adas por várias placas em 
lacas dos eletrodos positivo e negativo 
o 
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2.2.1 Princípio de funcionamento do acumulador 
O acumulador elétrico tem o seu funcionamento caracterizado por reações 
químicas em seus eletrodos, capazes de provocar a circulação de elétrons entre os 
seus terminais de ligação, através de um circuito consumidor externo. Para que esta 
corrente eletrônica se estabeleça, os seguintes requisitos devem ser atendidos: 
¾ as reações químicas que ocorrem nos eletrodos devem, de um lado liberar 
elétrons e de outro absorver elétrons. Este requisito está ligado à valência dos 
elementos das substâncias reagentes; 
¾ entre os dois eletrodos deve existir uma diferença de potencial capaz de provocar 
o deslocamento dos elétrons pelo circuito externo. Este requisito está ligado ao 
potencial eletroquímico que se estabelece entre os eletrodos e o eletrólito, 
durante as reações eletroquímicas; 
¾ o eletrólito deve apresentar um alto grau de ionização, este requisito estabelece 
a capacidade do acumulador em fornecer corrente ao circuito externo; 
¾ a circuito aberto, os íons existentes no eletrólito, que são átomos ou radicais com 
grande afinidade química com as substâncias das placas, se deslocam para as 
placas afins, em conseqüência, em volta das placas formam-se concentrações 
iônicas; 
¾ ao fechar um circuito elétrico entre os dois eletrodos do acumulador, através de 
um circuito externo, o desequilíbrio elétrico entre cada eletrodo e o eletrólito, 
resultante do seu potencial eletroquímico, atrai a maioria dos íons ao seu redor 
que são neutralizados, de um lado por ação de oxidação e do outro por redução, 
combinando-se com as substâncias desses eletrodos. A partir daí, as reações se 
sucedem formando-se um movimento de cargas elétricas no interior do eletrólito, 
resultante do deslocamento dos íons, e no circuito externo é estabelecido o fluxo 
de elétrons entre os eletrodos; 
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¾ o fluxo de elétrons através do circuito externo mantém o equilíbrio entre as 
reações de redução e oxidação. Assim para cada combinação química nos 
eletrodos do acumulador ocorre a neutralização de cargas elétricas. Para se 
manter o equilíbrio entre as reações eletroquímicas, os elétrons entregues ao 
eletrodo negativo deslocam-se pelo circuito externo, até o eletrodo positivo onde 
são absorvidos durante a combinação entre os reagentes. 
Durante o processo de fornecimento de corrente elétrica ao consumidor dois 
pontos básicos se evidenciam: 
 a) as cargas elétricas em movimento no interior do acumulador são 
formadas por partículas eletrizadas, (íons positivos e negativos); 
b) as cargas elétricas em movimento pelo circuito externo são elétrons 
resultantes das combinações eletroquímicas nos eletrodos do acumulador. 
As reações químicas que ocorrem durante o fornecimento de energia pelo 
acumulador são caracterizadas pelos processos de redução e oxidação. O processo 
de oxidação ocorre no eletrodo negativo enquanto a redução ocorre no eletrodo 
positivo. Com estes processos químicos se criam outras substâncias, diferentes das 
originais, em cada eletrodo do acumulador elétrico. 
Para restabelecer as condiçõesoriginais das substâncias dos eletrodos, que 
tomaram parte nas reações, efetua-se o procedimento inverso ao anterior, 
fornecendo-se energia elétrica ao acumulador pela aplicação de uma fonte entre os 
seus terminais. Quando isto ocorre, a circulação de corrente elétrica através da 
solução eletrolítica provoca a sua eletrólise, e com isto reconstitui-se as substâncias 
originais dos eletrodos. Neste processo o acumulador elétrico consome energia. 
Esta propriedade do acumulador elétrico torna a sua aplicação recomendável para a 
maioria dos sistemas industriais que necessita de uma fonte de emergência para 
consumidores CC. 
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2.2.1.1 Transformações eletroquímicas em acumulador chumbo-ácido 
O funcionamento de um acumulador ácido baseia-se em reações quase 
completamente reversíveis. A ação eletroquímica do eletrólito de ácido sulfúrico 
sobre as substâncias das placas é representado pelas condições de equilíbrio, nas 
condições de carga e descarga das seguintes reações, consideradas pelos 
 
fabricantes: 
stas reações apresentam a constituição do eletrólito na condição de 
acumula
ortamento interno ao 
vaso se
E
dor totalmente carregado e totalmente descarregado. 
Observando a figura 2.4 torna-se perceptível o comp
gundo as condições de carga e descarga se realizam, em uma bateria 
chumbo-ácida. 
Figura 2.4 - Estado de carga no acumulador 
 
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2.2.1.2 Transformação eletroquímica em acumulador alcalino NiCd 
Para o acumulador NiCd as reações químicas que caracterizam o estado de 
Nesta reação o primeiro membro equivale à condição de
equilíbrio do acumulador e consideradas válidas pelos fabricantes são: 
 acumulador 
descarr
s industriais constituídas, principalmente, de chumbo ou cádmio e 
seus co
sinas elétricas, subestações, 
¾ o na movimentação de cargas ou pessoas, no acionamento 
egado e o segundo membro à condição de acumulador carregado. O 
composto NiOOH identifica o eletrodo positivo e é resultante da redução do hidróxido 
de níquel 2Ni(OH)2. O eletrodo negativo é identificado por Cd que é resultante da 
oxidação do hidróxido de cádmio Cd(OH)2. A água identifica o eletrólito do 
acumulador, uma vez que o elemento potássio não toma parte nas reações 
químicas, servindo apenas como portador de cargas elétricas. 
2.3 Aplicações 
As bateria
mpostos são destinadas a suportes de energia: 
¾ em estado de emergência para telecomunicações, u
sistemas ininterruptos de fornecimento de energia, sistemas de alarmes, 
segurança em sistemas contra incêndio, fazendo parte das fontes CC de 
alimentação. A sua principal finalidade é suprir energia aos consumidores, para 
manter a continuidade de seu funcionamento quando eventualmente os CR´s se 
tornam inoperantes; 
em sistemas de traçã
de empilhadeiras, elevadores e carros movidos por motor CC. 
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O acumulador elétrico, tratando-se de cada elemento, pode ser utilizado 
individualmente, um elemento por monobloco ou em associação série, dependendo 
da tensão desejada por conveniência do projeto, tendo em vista a necessidade do 
consumidor. 
Para dar conta das diversas cargas, atendendo o requisito de diferença de 
potencial necessário ao funcionamento nominal do consumidor geralmente os 
acumuladores, um elemento por monobloco, ou as baterias de acumuladores, mais 
que um elemento em um monobloco, são associados em série o que vem dar o 
nome de baterias (BT). 
As baterias, quando associadas, são também chamadas de bancos de 
baterias. As baterias podem também ser associadas em série, em paralelo ou em 
associação mista, com a finalidade de ajustar a intensidade de corrente ou tensão a 
ser fornecida à carga. 
As condições de associação dependem de quais parâmetros se deseja 
ajustar, tensão ou corrente, quando se deseja ajustar a tensão e manter a 
capacidade de fornecimento de corrente a associação série satisfaz. Para um 
aumento da capacidade de corrente, sem variação da tensão, a associação em 
paralelo é a indicada, estes casos serão analisados a seguir. 
2.3.1 Associação série de acumuladores e/ou baterias 
A associação em série tem por finalidade ajustar o nível de tensão 
necessária e suficiente para a alimentação do consumidor e deve respeitar os 
seguintes procedimentos: 
¾ polaridade de conexão – conforme a figura 2.25, 
¾ os acumuladores devem ser de mesma capacidade de corrente. 
 
 
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Figura 2.5 - Associação de acumuladores série 
A associação série pode se dar dentro de um monobloco, formando a 
bateria, que no caso das baterias automotivas atualmente são conformadas em 
monoblocos de 12 V variando a sua capacidade em Amper-hora. 
Este tipo de associação tem como conseqüência o aumento do nível de 
tensão total da bateria, ou do banco, sem alterar a capacidade de fornecimento de 
corrente nominal das baterias. Aumenta a resistência interna total do banco o que de 
certa forma preserva a característica da corrente de curto circuito. A corrente de 
curto pode tornar-se elevada pelo aumento da d.d.p., considerando P = V.I. onde 
houve um aumento de V. e a resistência da fonte é consideravelmente baixa. 
2.3.2 Associação em paralelo de baterias 
A associação em paralelo visa o aumento da capacidade de corrente da 
bateria, entretanto, sem alterar o nível de tensão em seus extremos. Este tipo de 
associação deve respeitar: 
¾ O mesmo nível de tensão entre os acumuladores a serem associados e; 
¾ A conexão se procede como na figura 2.6. 
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Figura 2.6 - Associação de acumuladores em paralelo 
Esta associação tem como conseqüência o aumento da intensidade de 
corrente fornecida pelo conjunto e uma diminuição proporcional na resistência 
interna da associação, ocasionando significativo aumento na potência de curto-
circuito do sistema, P = V.I., onde houve um aumento de I e também há de se 
considerar o parâmetro de resistência interna da fonte muito baixo. 
Analise a figura 2.7 e conclua sobre o valor da d.d.p. sobre o resistor R1. 
Qual a intensidade de corrente total está circulando no resistor? Reflita sobre a 
propriedade de comutação do diodo! O que se 
pode afirmar sobre as correntes das fontes V1 
e V2? Se não houvesse osdiodos D1 e D2 
como ficaria o funcionamento deste circuito? 
 
Figura 2.7 - Paralelismo de fonte CC 
 
 
 
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Com relação a figura 2.8 faça as mesmas análises sugeridas para o circuito 
apresentado na figura 2.7 . Observe que D1 e D3, em série, vão estabelecer uma 
prioridade na alimentação pela fonte V2. Em 
que condição a fonte V1 entrará em condução? 
Poderia ser inserida uma chave para efetivar a 
conexão da bateria ao barramento do 
consumidor? 
Figura 2.8 - Paralelismo de fonte CC 
Os circuitos das figuras 2.7 e 2.8 tem por objetivo introduzir uma visão sobre 
aplicação prática adotada como alternativa para aumentar a confiabilidade da 
reserva CC em caso de uma eventual falha de CA normal que impossibilite a 
alimentação por alguns retificadores (CR´s). Este procedimento pode ser analisado 
na figura 2.9, que é o esquema representativo do circuito que efetivamente está 
implementado na planta do sistema. 
A adoção de uma configuração paralela ou mista de circuito deve levar em 
consideração que, para o fechamento das chaves de interligação dos bancos de 
baterias, o barramento CC, como alternativa de alimentação de múltiplos 
consumidores por múltiplas fontes CR´s e respectivas baterias, sem o artifício do 
diodo de bloqueio, torna-se uma operação de risco. Deve-se observar que a 
diferença de tensões entre as fontes não seja maior que 10 Vcc no momento da 
conexão. Tendo em vista que a tendência, no ato do fechamento, é de as fontes 
equilibrarem o nível de tensão entre elas, produzindo um pico de corrente que pode 
degradar a instalação, prejudicando o condutor, a seccionadora, bem como o próprio 
banco de baterias de menor capacidade. 
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Um caso de aplicação de paralelismo de acumuladores na REPAR, esta 
configuração utiliza o artifício do diodo de bloqueio para que evite ocorrências 
danosas por ocasião do chaveamento do sistema em paralelo. 
Figura 2.9 - Alimentação CC redundante 
¾ A associação mista é resultante da associação de dois ou mais bancos já com 
seus elementos associados em série, e normalmente os bancos são interligados 
em paralelo. Este é um caso utilizado com certa freqüência para quando se 
deseja aumentar a capacidade do sistema ou mesmo para aumentar a 
confiabilidade do sistema. Entretanto esta operação se torna relativamente 
perigosa de ser manobrada e requer clareza sobre os riscos e faixas seguras de 
operação. Em princípio a conexão deve ser efetuada com os bancos em um 
mesmo nível de tensão, permitindo uma tolerância não superior a 10% da tensão 
nominal do banco e observando as características da instalação. Por exemplo: 
bitola e comprimento do condutor de interligação, capacidade de corrente da 
seccionadora utilizada no sistema, condições da proteção. Esta é uma decisão a 
ser tomada por quem tem um domínio do sistema e deve ser reavaliado no 
momento da execução. 
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2.4 
2.4.1 Capacidade 
Principais definições e parâmetros para acumulador - BT 
 
Capacidade de descarga do acumulador é expressa pela quantidade de 
eletricidade que a unidade é capaz de fornecer, em regime de descarga, 
permanecendo a variação da sua força eletromotriz dentro de limites especificados. 
Para cada tipo de acumulador a sua capacidade depende do regime de descarga, 
isto é, depende do valor da corrente solicitada pelo consumidor. A capacidade 
refere-se sempre a um determinado tempo de descarga. Este parâmetro é fornecido 
pelo fabricante, expresso em Amper-hora, indicando a corrente que o acumulador 
pode fornecer continuamente durante o número de horas estabelecido para a 
descarga. Geralmente são disponibilizados em forma de tabelas, com valores 
referidos à temperatura de 25ºC e normalizados para cada regime de descarga. Por 
exemplo: Um acumulador com capacidade de 600 Ah em 10 hs pode fornecer 60 A, 
continuamente, durante o período de 10 hs, devendo atingir no final deste tempo a 
tensão final de descarga estabelecida pelo fabricante. Este mesmo acumulador se 
descarregado em um regime de descarga de 120 A deverá atingir a tensão final de 
descarga em um tempo inferior a 5 hs. Estas mudanças de regime de descarga não 
são lineares. Para evitar que o acumulador sofra avarias o fabricante estipula o 
tempo mínimo de descarga. A tabela 2.1 mostra a capacidade de descarga para 
cada regime estabelecido para diferentes elementos. 
Tempo de descarga é o tempo informado pelo fabricante do acumulador 
para que o mesmo atinja a tensão final de descarga em um determinado regime de 
descarga. Ex.: Um acumulador, chumbo-ácido, de 600 Ah em 10 horas, com tensão 
final de descarga de 1,75 V/e, isto significa dizer que o acumulador pode fornecer 
em regime contínuo 60 A por um tempo de 10 hs. No final das 10 hs o acumulador 
deve atingir a tensão de 1,75 V/e, que é a tensão final de descarga prevista pelo 
fabricante. A tensão final de descarga é um outro parâmetro importante para que a 
bateria não perca as suas condições de regeneração na recarga. 
 
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Tabela 2.1 - Corrente de descarga 
 
CORRENTES DE DESCARGAS (A)/TEMPO (h) 
 
ELEM. 
TIPO 
 
 
CAP. 
NOM. 
 
 
V 
20 10 8 6 5 3 2 1,5 1 
1,75 25,4 45,0 52,8 66,0 75,6 106 141 171 212 
1,80 24,6 42,6 51,0 63,0 71,4 101 128 149 182 
1,85 23,5 41,4 49,2 59,1 67,5 93,0 119 138 167 
 
 
6 TM 75 
 
 
450 
1,90 20,9 37,2 46,2 55,2 63,0 84,0 102 117 126 
1,75 29,6 52,5 61,6 77,0 88,3 124 165 200 247 
1,80 28,7 49,7 59,5 73,5 83,3 118 149 173 213 
1,85 27,5 48,3 57,4 69,0 78,7 108 139 161 195 
 
 
7 TM 75 
 
 
525 
1,90 24,4 43,4 53,9 64,4 73,5 98,0 119 136 147 
1,75 33,9 60,0 70,4 88,0 101 142 188 228 282 
1,80 32,8 56,8 68,0 84,0 95,2 135 170 198 243 
1,85 31,4 55,2 65,6 78,8 90,0 124 159 184 222 
 
 
8 TM 75 
 
 
600 
1,90 27,9 49,6 61,6 73,6 84,0 112 136 156 168 
1,75 38,1 67,5 79,2 99,0 113 160 212 256 318 
1,80 36,9 63,9 76,5 94,5 107 152 191 223 273 
1,85 35,3 62,1 73,8 88,7 101 139 179 207 250 
 
 
9TM 75 
 
 
675 
1,90 31,4 55,8 69,3 82,8 94,5 126 153 175 189 
1,75 42,3 75,0 88,0 110 126 178 236 285 353 
1,80 40,9 71,0 85,0 105 119 169 213 248 304 
1,85 39,2 69,0 82,0 98,5 112 155 199 230 278 
 
 
10 TM 75 
 
 
750 
1,90 34,8 62,0 77,0 92,0 105 140 170 195 210 
Fonte: Manual de baterias chumbo-ácidas NIFE. 
Tensão final de descarga: parâmetro que serve para definir o valor limite da 
força eletromotriz do acumulador, permitido durante o fornecimento de corrente ao 
circuito externo, que garante o processode reversibilidade do acumulador. 
Teoricamente a tensão final do acumulador em descarga é ZERO, porém o seu 
rendimento atinge o melhor índice quando se limita a descarga em valores 
especificados pelo fabricante. Esta particularidade é exigida pelos fabricantes, 
devido às modificações estruturais que ocorrem nas substâncias dos eletrodos 
impossibilitando a sua recomposição, durante o processo de eletrólise, quando a 
tensão é reduzida demasiadamente. 
Tensão nominal do acumulador é a diferença de potencial entre seus 
eletrodos quando em operação de descarga, isto é, alimentando o consumidor. Esta 
tensão é característica para cada tipo de bateria, alcalina ou chumbo-ácida. Ver 
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tabela 2.2. No caso da BT, a tensão nominal é o produto da tensão nominal do 
elemento multiplicado pelo número de elementos da BT. 
Tabela 2.2 - Tensões para acumuladores 
 
TENSÃO EM VOLTS/ELEMENTOS/BANCO 
Vndesc V flut Veq Vcesp Vfin 
 
Tipo do 
ELETRÓLITO 
 
ELETRODO 
el bt el bt el bt el bt el bt 
 
ALCALINO 
 
Niquel – Cádmio 1,2 110 
 
1,4 
 
128 
 
 
1,6 
 
147 
 
1,7 
 
156 
 
1,0 
 
92 
 
ÁCIDO 
 
Bióxido de chumbo 
- chumbo 
 
2,0 
 
120 
 
2,2 
 
132 
 
2,4 
 
144 
 
2,7 
 
162 
 
1,75 
 
105 
 
 
GEL 
 
Bíoxido 
chumbo – chumbo 
 
2,0 
 
384 
 
2,25 
 
432 
 
- 
 
- 
 
- 
 
- 
 
1,75 
 
336 
Vndesc – Tensão nominal de descarga Vfin – Tensão final de descarga 
Vflut – Tensão de flutuação el – tensão por elemento 
Veq – Tensão de equalização bt – tensão total da bateria 
Vcesp – Tensão de carga especial 
Fonte: Adaptada do manual de baterias chumbo-ácidas NIFE. 
 
Nos elementos chumbo ácido a tensão é dependente da densidade 
enquanto nos acumuladores alcalinos a densidade não se altera com o estado de 
carga ou descarga do acumulador, conforme pode ser observado na tabela 2.3 a 
seguir. 
Tabela 2.3 - Densidade de eletrólitos em acumuladores 
 
DENSIDADE g / cm3 
 
TIPO DE 
ELETRÓLITO 
 
ELETRODO 
 
SOLUÇÃO 
carregada entre descarregada 
 
ALCALINO 
 
 
NiCd 
Hidróxido de 
Potássio 
KOH2 
 
1,17 – 1,30 
 
 
independe 
 
1,17 – 1,30 
 
ÁCIDO 
 
Bióxido de Pb -
Pb 
 
Ácido Sulfúrico 
H2SO4 
 
1,20 – 1,29 
 
depende 
 
1,05 – 1,10 
Fonte: Adaptada do manual de baterias chumbo-ácidas NIFE. 
 
 
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2.4.2 Carga 
A carga da bateria tem por finalidade restituir a capacidade de fornecimento 
de corrente dos seus acumuladores. Distinguem-se os seguintes tipos de carga 
para as baterias: flutuação, carga normal e carga especial. 
A carga de flutuação da bateria é usada para manter o estado de 
capacidade desejável da bateria, visando compensar as perdas internas por 
autodescarga. Neste estado de operação a bateria absorve um mínimo de corrente 
do CR (Carregador Retificador), sendo este estado característico para cada tipo de 
acumulador. A carga de flutuação é o regime normal de trabalho das baterias nas 
fontes CC, pois os consumidores são alimentados pelos CR´s. 
A carga de equalização destina-se a repor pequenas perdas dos 
acumuladores, por descargas intermitentes e de curta duração provocada por 
inoperância do CR da fonte CC. A finalidade desta carga é repor os acumuladores 
nas condições nominais de capacidade. Este modo geralmente é ativado 
manualmente quando na manutenção preventiva se detecta ligeiras discrepâncias 
entre os valores de tensão de flutuação dos elementos. Por causar gaseificação, 
aquecimento dos elementos, evaporação do eletrólito este modo de operação é 
limitado a duração não muito longa. Requer acompanhamento da manutenção para 
avaliação constante e o sistema deve retornar ao estado de carga de flutuação tão 
logo a equalização seja atingida. Normalmente após 3 h de medição sem variação 
nos valores tomados deve-se retornar para o modo de flutuação. 
A carga especial só é utilizada em casos raros de necessidade de repor a 
capacidade de carga do BT e requer alterações específicas no CR para que não 
ponha em risco a segurança do sistema como um todo. 
Tensão final de carga é o valor máximo de tensão alcançado nos terminais 
de cada elemento quando recebe energia CC, no processo de carga, para readquirir 
a sua capacidade total perdida por descarga. Esta tensão é típica para cada tipo de 
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acumulador. Ver tabela 2.2, no caso de uma bateria (BT) a tensão final é o produto 
da tensão final do elemento pelo número de elementos que compõem a BT. 
A carga com tensão constante pode ser nos níveis de tensão de flutuação, 
de carga de equalização ou de carga especial de acordo com o tipo de carga 
desejado. A carga com tensão constante pode ser sem limitação de corrente e carga 
com limitação de corrente. 
No processo de carga da bateria, paralelamente com o aumento de cargas, 
ocorre o acréscimo da tensão dos acumuladores, que passa do valor da tensão final 
de descarga para o valor de tensão final de carga, no instante em que a tensão 
alcança a tensão final de carga dá-se o início ao processo de gaseificação. Estes 
gases, geralmente mistura de hidrogênio e oxigênio, são resultantes principalmente 
da eletrólise da água do eletrólito. A quantidade de gás emanado depende da 
intensidade da corrente de carga utilizada. Por ser uma mistura altamente explosiva, 
durante a carga da bateria deve ser garantida a retirada dos gases do 
compartimento onde ela está instalada. Isso requer um sistema de ventilação 
adequado, podendo ser natural ou mecânico, por meio de exaustores. Outra 
providência a ser tomada é evitar que estes gases cheguem até os equipamentos da 
instalação, principalmente em caso de baterias ácidas, devido ao perigo de corrosão. 
2.4.3 Vida útil esperada 
A vida de um acumulador pode ser expressa em tempo de serviço quando 
opera em paralelo, ou em quantidade de ciclos quando opera ciclicamente. 
Entende-se por operação em paralelo quando a bateria for mantida o maior 
tempo de sua vida em flutuação, sofrendo esporadicamente descargas de baixa 
profundidade; e por operação cíclica quando a bateria for mantida a maior parte de 
sua vida em regime de carga e descarga. 
A vida de uma bateria, quer em regime paralelo, quer em operação cíclica, 
depende: 
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¾ da temperatura: considerada a temperatura ambiente e a temperatura