MAPA – ELETRÔNICA DE POTÊNCIA – 53/2025

ASSUNTO 1: RETIFICADORES EM SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA.
Os retificadores, tanto controlados quanto não controlados, desempenham um papel
fundamental nos circuitos de geração de energia alternativa. A energia eólica, obtida a partir do
vento, é uma fonte de energia limpa e renovável que pode ser convertida em eletricidade por
meio de aerogeradores (turbinas eólicas). No entanto, a eletricidade gerada pelos aerogeradores
é do tipo alternada e precisa ser retificada para ser utilizada de forma eficiente. Os retificadores
não controlados são amplamente utilizados na conversão de energia eólica, especialmente em
sistemas de pequena escala. Eles são responsáveis por converter a corrente alternada gerada
pelos aerogeradores em corrente contínua, que pode ser armazenada em baterias, alimentar
diretamente cargas de corrente contínua ou mesmo alimentar um barramento CC para alimentar
um inversor de tensão para injetar energia diretamente à rede elétrica. Esses retificadores são
construídos com diodos e por isso não exigem um circuito de controle para sua operação. Por
outro lado, os retificadores controlados, como o retificador de onda completa controlado, têm
a capacidade de ajustar a quantidade de energia convertida. Isso é possível através do controle
da fase de disparo dos dispositivos semicondutores, como tiristores, utilizados nesses
retificadores. Os retificadores controlados são mais comumente encontrados em sistemas de
geração de energia eólica em grande escala, em que o controle preciso e a regulação de potência
são essenciais. Um diagrama de blocos pode ilustrar o sistema de geração de energia eólica,
mostrando os diferentes componentes e circuitos de potência envolvidos.

Cada bloco representaria um elemento-chave, como o gerador, o retificador, o inversor e o
consumidor, que pode ser a própria rede elétrica interligada no caso de sistemas on-grid. A
Figura 1 apresenta um exemplo de diagrama de blocos de um sistema de geração eólica
conectado à rede, em que cada bloco representa um circuito de potência específico.

No sistema citado, a energia cinética do vento é capturada pelo aerogerador e convertida em
energia elétrica alternada, comumente a partir de um gerador trifásico, representado no
diagrama por PMSG (do inglês, Permanent Magnet Synchronous Generator). Essa energia é
então retificada por meio de um retificador controlado, convertendo-a em corrente contínua. A
corrente contínua pode ser utilizada para alimentar um barramento CC para uso posterior como
um inversor de tensão para ser adequada aos padrões da rede elétrica, permitindo o uso eficiente
da energia eólica gerada.
Atividade 1. Uma vez que entendemos uma das aplicações mais importantes dos circuitos
retificadores controlados em sistemas de geração de energia eólica, vamos iniciar analisando o
comportamento do principal dispositivo de um retificador controlado: o SCR. A Figura 2 mostra
um circuito retificador em onda completa formado por 4 SCRs em ponte, alimentando uma
carga R-L.

Nesta atividade, você deverá identificar a polaridade do dispositivo pelo esquemático e entender
as informações contidas na folha de dados (datasheet), verificando-as na prática.
começando pela página 11 (ATIVIDADE 3). Agora responda às questões a seguir:
1.a) Quais as condições necessárias para que o SCR do experimento comece a conduzir?
1.b) Qual o valor da corrente máxima entre Gate e Catodo especificada para o SCR em questão?
1.c) Qual o valor da corrente entre Anodo e Catodo para que o SCR do experimento mantenha
a condução após a retirada do sinal de gate? O próximo objetivo é verificar o funcionamento
de um circuito com SCR, evidenciando as condições para que o dispositivo inicie a condução
e bloqueio da corrente. Para isso, proceda a montagem do circuito da Figura 9 da página 14 do
roteiro destacado anteriormente. A Figura 3 mostra o circuito que deve ser feito a montagem.

Após a montagem completa, responda às questões a seguir:

1.d) Ao pressionar a botoeira B1 o que acontece com o LED?
1.e) Quando a botoeira B1 é liberada, o que ocorre com o LED e por quê?
1.f) Com o Led acionado, gire o potenciômetro lentamente até descobrir o valor limite em que
o LED permanece em funcionamento.
1.g) Utilizando o multímetro no modo de medição de corrente, aumente gradativamente o valor
do potenciômetro RV1 até o LED apagar. Qual o valor da corrente I1 quando o LED apaga?
1.h) Qual a razão do LED ter apagado quando a corrente i1 atinge o valor apontado na questão
1.g?

ASSUNTO 2: PARTIDA SUAVE DE MOTORES DE INDUÇÃO.
Os motores elétricos estão presentes na maioria dos processos industriais, e na maioria desses
processos há necessidade de partidas suaves ou controle de velocidade durante a partida. Com
a evolução da eletrônica de potência, torna-se cada vez mais viável e prático o uso de chaves
eletrônicas de partida de motores. A partida suave de motores de indução, ou como são
comumente conhecidas as “soft-starter” são equipamentos eletrônicos utilizadas como chave
de partida de ótimo desempenho. As chaves de partida soft-starter são destinadas ao comando
de motores de corrente alternada ou contínua, assegurando a aceleração e a desaceleração
progressiva, permitindo uma adaptação da velocidade às condições de operação. A alimentação
do motor, quando é colocado em funcionamento, é feita por aumento progressivo de tensão, o
que permite uma partida sem golpes e reduz o pico de corrente. Isso é obtido por meio de um
conversor com tiristores em antiparalelo, montados de dois a dois em cada fase da rede. A Figura
4 mostra o diagrama de blocos de uma soft-starter modelo SSW07, do fabricante WEG, em que
é possível verificar os pares de SCR em conectados em cada fase.

Atividade 2) Agora que já conhecemos uma aplicação importante dos circuitos com SCR,
vamos analisar o funcionamento de um circuito clássico para disparo do SCR: o oscilador de
relaxação com UJT. Este circuito utiliza um Transistor de Unijunção para gerar os pulsos de
disparo conectados ao Gate do Tiristor. A frequência dos pulsos pode ser controlada a partir da
carga/descarga de um circuito RC, em que a combinação Resistência-Capacitância determina o
tempo de carregamento do capacitor e, consequentemente, os pulsos entregues ao gate do SCR
a partir do UJT. Atividade experimental:
2.a) Primeiramente, com a bancada desenergizada e sem realizar nenhuma conexão, meça os
valores da capacitância C1, resistência R2 e o valor máximo de P utilizando o multímetro
digital. C1 R2 P
2.b) Realize a montagem do circuito retificador não controlado para alimentação, conforme o
diagrama da Figura 5 a seguir, e em seguida anote o valor médio da tensão entre Vdc+ e Vdc-.

Realize a montagem do Oscilador de Relaxação ilustrado na Figura 6, utilizando a saída do
retificador a diodos como alimentação.

Utilizando o osciloscópio digital, efetue a medição da tensão sobre o capacitor C1 (CH1) e a
tensão no primário do transformador de pulso TP (CH2). Em seguida, responda:
2.c) Qual a relação entre o valor da resistência do potenciômetro e a frequência da tensão no
capacitor C1? Justifique.
2.d) Qual a relação entre a tensão em C1 e no primário de TP? Justifique.

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