Exercícios de Eletrônica Analógica Retificadores com Filtro

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1 Introdução Teórica Exercícios de Eletrônica Analógica Retificadores com Filtro Os elementos chamados reativos (Capacitores e Indutores) tem a propriedade de armazenar energia em seu interior. Nos circuitos que convertem AC em DC, chamados Retificadores, tais componentes possuem um papel especial, pois a energia armazenada em seu interior pode ser utilizada para diminuir as ondulações da saída do retificador. Dessa forma, a tensão fica mais constante e o valor da tensão média na carga também se eleva. Nesta lista de exercícios, você terá de dimensionar os filtros de fontes lineares com transformador e retificador. A sua situação enquanto Técnico Você foi contratado por uma empresa misteriosa, que você não sabe bem se é do Afeganistão ou do Uzbequistão. O nome da empresa é Solutions4All. De qualquer forma, você precisa garantir o pão nosso de cada dia e aceitou esse trabalho com relutância. Vale ressaltar que, de acordo com o contrato que você assinou que foi registrado num cartório em Zamboanga (Filipinas) você garantiu sigilo absoluto sobre todas as informações que forem passadas a você. Seu trabalho é ajudar esta obscura empresa a projetar circuitos eletrônicos com eficiência. Alguns dos projetos você conhecerá e saberá pra que serve. Dos outros você não saberá pra que servirão. Não questione nem faça perguntas: apenas faça o que lhe é pedido e tudo terminará bem. Seu salário será proporcional à eficiência de seus projetos. Se você fizer cálculos bem feitos, ganhará U$$ 1000,00 por projeto. Nada mal para um técnico! Então, mãos à obra!

2 1) Uma filial da empresa na China quer economizar dinheiro com diodos e, por isso, preferiu projetar Retificadores de Meia-Onda apenas. Eles dizem que cada diodo custa $ 0,10 e que, além disso, 4 diodos ocupam muito espaço na placa... Bem, você sabe que os Retificadores de Meia Onda são menos eficientes, mas você sabe também como são os chineses. Então, eles lhe enviaram o circuito abaixo e pediram pra você dimensionar o valor do Capacitor, sabendo que o Ripple deve ser de, no máximo, 10% da tensão de pico na carga. Boa sorte! Antes que eu me esqueça de informá-lo, o diodo utilizado é de Silício! 5:1 C1 500 Ω 2) Mr. Alfred acabou de ligar pra você. Ele é um dos projetistas da empresa no Paraguai e, apesar de não falar nem português nem espanhol direito, você conseguiu entender o que ele quis dizer. Mr. Alfred, que disse ser Técnico, afirmou que quanto maior a Capacitância do Filtro, melhor e menos ondulada será a tensão na carga (1). Ele também disse que, por causa disso, analisou um dos projetos que você fez e sugeriu que trocassem um capacitor de 100µF, que você havia calculado, por um de 500nF, alegando que um capacitor de 500 é melhor que um de 100 (2). A afirmação 1 de Alfred está correta? Por quê? E a Afirmação 2? Está correta? Alfred obterá resultados melhores se fizer o que diz? 3) Mr. Alfred disse que nos retificadores que projetou no Paraguai, inseriu dois capacitores em série, para diminuir a ondulação e melhorar a tensão média na saída de seus retificadores. Sobre o que Alfred fez, você: ( A ) Usaria apenas um Capacitor, pois o segundo não iria influenciar em nada; ( B ) Usaria os dois Capacitores, mas em paralelo, para melhorar a filtragem; ( C ) Faria o mesmo que Alfred fez, pois esta é a melhor solução para melhorar a filtragem; ( D ) Não usaria Capacitor nenhum, pois eles não melhoram em nada o rendimento das fontes;

3 4) Em um dos projetos secretos enviados a você, pede-se que dimensione o valor do capacitor de filtro abaixo, para que a ondulação na carga seja de no máximo 5% de sua tensão de pico. Diodos de Silício C1 10: Ω 5) Para o circuito retificador calculado acima, qual é a tensão média filtrada na carga? E a corrente média filtrada? E a potência média? 6) Um osciloscópio mediu uma tensão de pico de 18V na saída de uma fonte linear, com uma ondulação (ripple) de 3,4V. Veja a imagem obtida no aparelho: a) Qual é a tensão média filtrada na carga (Vmf)? b) Qual é a corrente média filtrada (Imf)? c) Considerando que o sinal acima tem um período T de 2ms, qual é a freqüência? d) Calcule qual foi o valor do Capacitor utilizado para produzir esse ripple. 7) Para o retificador com filtro abaixo, deseja-se que a tensão média na carga seja de 10V. Calcule o valor de Vond e dimensione o Capacitor para que isso aconteça. (Diodos Si) 8:1 50 Ω

4 Eletrotécnica Reatância e Impedância RC Série 1) Calcule a reatância de um capacitor de 100pF nas freqüências de 20Hz e 60Hz. 2) Calcule a reatância de um capacitor de 4,7µF nas freqüências de 60Hz e 400Hz. 3) Calcule a reatância de um capacitor de 2000 µf nas freqüências de 60Hz e 5kHz. 4) Compare os resultados do exercício 2 e do 3 e responda: a corrente elétrica passa com mais facilidade quando o capacitor é alimentado com um sinal de alta ou de baixa freqüência? 5) Um capacitor ligado à rede elétrica de 60Hz apresenta uma reatância capacitiva de 200Ω. Qual a sua Capacitância? 6) Para que um capacitor de 10µF apresente a reatância capacitiva de 20Ω, em qual freqüência deverá ser ligado? 7)Calcule a Capacitância Equivalente, a Reatância Capacitiva e a Corrente Total do circuito abaixo: 8)Calcule a Impedância (Z) e a Corrente Total dos circuitos abaixo: a) b) c)

5 d) e) 50 Vrms 800nF 800nF f) g) R4 800 Ω R3 550 Ω 200 Ω 150 Ω 250 Ω 500nF 40 Vrms 1000nF 1000nF