EXPERIÊNCIA Nº 2 1. OBJETIVO

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1 Universidade Federal do Pará - UFPA Faculdade de Engenharia da Computação Disciplina: Laboratório de Eletrônica Analógica TE Turma 20 Professor: Bruno Lyra Alunos: Adam Dreyton Ferreira dos Santos Nagib Coelho Matni Neto OBJETIVO EXPERIÊNCIA Nº 2 A experiência nº 2 teve como objetivo a análise prática da montagem e observância da retificação de meia onda, utilizando para tanto o gerador de funções, o osciloscópio, um diodo, um resistor e, posteriormente, um capacitor (filtro) para otimizar a perda na queda da onda. Sabendo-se que a variação na crista da onda, que exibe o ato de carregar e descarregar do capacitor denomina-se Ripple. Figura 1.1 Esquema de Retificação de meia onda Figura 1.2 Esquema de Retificação de meia onda com filtro capacitivo 1

2 2. PRÁTICA Retificador é um dispositivo que permite que uma tensão ou corrente alternada (AC), normalmente senoidal, seja constante, ou seja, transformada em contínua. Existem vários tipos de retificadores e métodos complexos para seu projeto e construção, normalmente sendo empregados no circuito diodos e tiristores (este último amplamente utilizado em retificadores de alta potência). Os retificadores mais simples são do tipo meia onda, onda completa com Center tape e onda completa em ponte. O pior retificador é o retificador de meia onda, pois ele gera muita interferência na onda, porém é o mais barato devido ao fato de só utilizar um diodo. Contudo, para reduzir a perda na queda da onda, que chega a zero em qualquer tipo das retificações, adicionamos capacitores, para que quando a onda estiver subindo, eles sejam carregados e quando a onda estiver descendo, eles se descarregam em uma tentativa de manter o nível de tensão elevado. Sendo que a variação na crista da onda, que exibe o ato de carregar e descarregar do capacitor denomina-se Ripple. Na experiência foram utilizados A = 5 Vp, F = 60 Hz e C = 10 F. No primeiro esquema de retificação de meia onda sem filtro temos a representação abaixo (ver figura 2.1) e o funcionamento descrito a seguir. Figura 2.1 Funcionamento da Retificação de meia onda sem filtro No funcionamento do circuito da figura 2.1 observa-se que para o ponto A positivo em relação a B, o diodo está polarizado diretamente e conduz. A corrente circula de A até B passando pelo diodo e RL. Para o ponto A negativo em relação a B, o diodo está polarizado inversamente e não conduz. Tem-se corrente em RL somente nos semiciclos positivos de entrada. Os semiciclos positivos passam para a saída e os semiciclos negativos ficam no diodo. A frequência de ondulação na saída é igual à frequência de entrada. Conclui-se que o retificador de meia onda tem baixa eficiência. 2

3 A forma de onda para o circuito ilustrado na figura 2.1 esta representada abaixo: Figura 2.2 Forma de onda para o circuito de Retificação de meia onda sem filtro No segundo esquema de retificação de meia onda com filtro capacitivo temos a representação abaixo (ver figura 2.3) e o funcionamento descrito a seguir. Figura 2.3 Funcionamento da Retificação de meia onda com filtro capacitivo No funcionamento do circuito da figura 2.3 observa-se que no semiciclo positivo o diodo conduz e carrega o capacitor com o valor de pico (Vp) da tensão. Assim que a tensão de entrada cair a Zero, o diodo pára de conduzir e o capacitor mantém-se 3

4 carregado e descarrega lentamente em RL. Quando a tensão de entrada fica negativa (semiciclo negativo) o diodo não conduz e o capacitor continua descarregando lentamente em RL. O capacitor recarrega 60 vezes por segundo. O capacitor carrega de V min até Vp e neste intervalo de tempo ( ) o diodo conduz. O capacitor descarregará de Vp até V min e neste intervalo o diodo não conduzirá. A forma de onda para o circuito ilustrado na figura 2.3 esta representada abaixo: Figura 2.4 Forma de onda para o circuito de Retificação de meia onda com filtro capacitivo Contudo, o voltímetro de tensão contínua indica o valor médio da tensão medida (ver figura 2.5). Aumentando o capacitor, a tensão de ondulação (Vond) diminui e VCC aumenta. Aumentando a corrente IL, a tensão de ondulação (Vond) aumenta e VCC diminui. Se Vond tende a zero, a tensão de saída tende ao valor de pico. VCC = VP para Vond = 0V. Desligando RL, IL será 0 A, o capacitor não descarrega e tem-se Vond = 0 V. Para se ter Vond com um valor baixo ao aumentar IL deve-se aumentar o valor do capacitor. Figura 2.5 Valor médio da tensão medida O retificador de meia onda, com filtro a capacitor, é inadequado para alimentar circuitos que exigem um valor alto de corrente, pois além de se utilizar um valor muito alto para o capacitor, o diodo fica sobrecarregado ao conduzir toda a corrente do circuito alimentado. Para a experiência, temos I L = 5, 538 ma, f = 60 Hz e C = 10 F. Logo, Vond = 9, 23 V. 4

5 3. RESULTADOS OBTIDOS Figura 3.1 Gráfico para A = 5 Vp e F = 60 Hz Figura 3.2 Gráfico para a Retificação de meia onda sem filtro 5

6 Figura 3.3 Gráfico para a Retificação de meia onda com filtro capacitivo 6

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