DOSSIER Joaquim Espadinha Gestor de Produto Motion&Drives . Schneider Electric Portugal Tel.: +351 217 507 100 . Fax: +351 217 507 101 www.schneiderelectric.pt
ELECTRÓNICA DE POTÊNCIA A electrónica de potência é actualmente uma das tecnologias mais presentes no nosso dia a dia, principalmente, devido à acentuada necessidade de controlo de energia eléctrica, quer seja para o accionamento de máquinas eléctricas, controlo de grandes cargas, fontes de alimentação de computadores, carregadores de baterias, UPS’s, … etc. Surge em 1900 com a descoberta do rectificador de mercúrio, mais tarde, em 1948 foi inventado o transístor e em 1965 dá-se o nascimento do tiristor, com o qual se deu a revolução nas aplicações de electrónica de potência. Nos anos 70 surgiram os díodos, GTO’s e na década de 80, o MOSFET e o IGBT. Equipamentos que integram electrónica de potência, são utilizados numa vasta gama de aplicações e sectores de actividade, nomeadamente: Residencial: Refrigeração, aquecimento, iluminação, computadores e equipamento de laser. Comercial: AVAC, iluminação, UPS’s, elevadores. Industrial: Bombagem, compressores, ventiladores, robots, aquecimento por indução, máquinas de soldar. Transportes: Veículos de tracção eléctrica, carregadores de baterias para veículos eléctricos, locomotivas. Energia: Transmissão de energia em alta tensão em CC, sistemas de armazenamento de energia. Aeroespacial: Sistemas de alimentação do vaivem espacial, sistemas de alimentação de satélites, sistemas de alimentação de aviões. Telecomunicações: Carregadores de baterias, UPS’s. Conversores electrónicos de potência, com dispositivos semicondutores de potência têm como base de funcionamento a comutação, o que exclui o funcionamento dos semicondutores na zona activa. Deste modo, funcionam apenas nas zonas de corte e de saturação, ou seja, corte ou condução. Podendo-se fazer a analogia do seu funcionamento, como sendo uma válvula, aberta (estado de condução) ou fechada (estado de corte). Um dos sectores onde se deu a maior proliferação de conversores electrónicos de potência, é o sector industrial. Passando a ser considerado de
equipamento de luxo a equipamento banal. É utilizado principalmente nas aplicações de accionamentos de motores eléctricos, quer sejam eles de corrente contínua ou de corrente alternada. Inicialmente estes equipamentos tinham como base de tecnologia, os conversores electrónicos de potência a tiristores. Com a evolução da tecnologia, os conversores electrónicos de potência para accionamento de motores, passaram a ser construídos com transístores, actualmente IGBT’s. Estes conversores são actualmente conhecidos por várias designações, em que as mais comuns são: Drives, Conversores de frequência ou Variadores de velocidade. São conversores AC/AC. ANDAR DE RECTIFICAÇÃO, AC/DC: Este primeiro “andar” é um conversor de potência AC/DC, sendo este constituído por uma ponte de rectificação (monofásica, trifásica, exafásica ou até dodecafásica), podendo ser constituída por díodos (ponte de comutação natural), a díodos e tiristores (Ponte semi-comandada) ou a transístores (Ponte totalmente comandada). ANDAR DE CORRENTE CONTÍNUA, DC: Neste “andar”, em geral é instalado um filtro passa baixo, LC. Constituído por uma indutância (L) instalada no braço positivo em que a sua finalidade é alisar a corrente rectificada e limitar a distorção harmónica em corrente que o conversor de frequência injecta na rede de alimentação de potência. Também é instalado um banco de condensadores entre o braço positivo e o negativo do “andar” DC, com a função de reduzir o ripple. ANDAR DE ONDULAÇÃO, DC/AC: Este “andar” é constituído por um ondulador ou inversor a IGBT’s. Com a finalidade de fornecer ao motor tensão alternada com determina frequência. É no controlo do ondulador que reside o maior know-how de um conversor de frequência. Com o avanço tecnológico ao nível da electrónica de controlo e microprocessadores, Actualmente os conversores de frequência dispõem de controlos extremamente potentes, resultando num controlo motor de elevada performance. Dependendo também deste o maior ou menor custo final do conversor. Actualmente um conversor de frequência é uma máquina extremamente poderosa. Além do conversor AC/AC, inclui numerosas funcionalidades dedicadas a aplicações, vários tipos de controlo motor e realizando em simultâneo as mais diversas protecções, sejam elas ao motor, ao próprio conversor de frequência e à máquina. Em suma, é um dos equipamentos mais completos à disposição do utilizador final.
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robótica
Conversor de frequência Altivar 12