LABORATÓRIO ATIVIDADES 2013/1

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1 LABORATÓRIO ATIVIDADES 2013/1 RELATÓRIO DAS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS NO LABORATÓRIO MÓDULO I ELETRICIDADE BÁSICA TURNO NOITE CURSO TÉCNICO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL CARGA HORÁRIA EIXO TECNOLÓGICO CONTROLE E PROCESSOS INDUSTRIAIS C/H T C/H P TOTAL DISCIPLINA LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA DATA PROFESSOR (a) SIDNEY SANTOS CEZAR 2013 NOME ATIVIDADE Retificação e filtragem capacitiva OBJETIVOS - Verificar experimentalmente, os circuitos retificadores e a atuação da filtragem capacitiva. INTRODUÇÃO TEÓRICA Os circuitos que utilizam dispositivos semicondutores necessitam ser alimentados com tensões contínuas para a devida polarização. Para poder aproveitar a rede elétrica, por se tratar de tensão alternada, necessitamos convertê-la em tensão contínua. Para tanto, utilizamos os circuitos retificadores que juntamente com os filtros possibilitam obter mas saídas tensões com característica de contínua pura. Na figura abaixo temos esquematizado em blocos um circuito retificador com filtro. Pela figura, notamos que o primeiro estágio é constituído por um transformador para normalmente reduzir a tensão de entrada. No segundo estágio, por meio de circuitos com diodos, é feita a retificação do sinal alternado. No terceiro estágio o circuito de filtro, normalmente capacitivo, transforma a tensão contínua pura. Da maneira geral, os circuitos retificadores classificam-se em dois tipos, sendo denominados de meia onda e onda completa. O circuito retificador de meia onda sem filtro é visto na figura abaixo. Durante o semiciclo positivo da tensão de entrada, o diodo estará diretamente polarizado e conduzirá, fazendo a corrente circular pela carga (RL). Na saída aparecerá, neste caso, o próprio semiciclo. No semiciclo negativo da tensão de entrada, o diodo estará reversamente polarizado, não conduzindo, fazendo com que a tensão de saída seja nula. No diodo, temos a tensão (VD), que durante a sua condução é praticamente nula e na sua não condução é igual à da entrada, ou seja, negativa.

2 Após este estudo podemos esboçar as dormas de onda do circuito retificador de meia onda, que são vistas na figura abaixo. A tensão contínua de saída terá um valor DC igual a : Para poder aumentar o nível de tensão contínua na saída, colocamos um filtro capacitivo como mostra a figura abaixo. A atuação do capacitor consiste em se carregar com a tensão de entrada durante o intervalo do semiciclo positivo, até atingir Vmáx. A partir daí, como o potencial do capacitor é maior que o da entrada, o diodo corta e o capacitor inicia um processo de descarga por meio da carga RL até que um novo semiciclo positivo faça com que a tensão no anodo do diodo seja maior, reiniciando o processo de carga. A figura abaixo mostra a tensão de saída do retificador de meia onda com atuação do filtro.

3 Por meio da figura notamos que o filtro faz com que se eleve o nível DC da tensão de saída, que, dependendo do valor do capacitor e da carga RL, pode ser maior ou menor. A ondulação remanescente é denominada tensão de ripple, cujo valor pode avaliar a eficácia do circuito, na conversão da tensão alternada em contínua, para uma carga específica. A retificação de onda completa pode se obtida por meio de dois circuitos sendo o que utiliza um transformador com derivação central e dois diodos, e o que utiliza um transformador sem derivação e quatro diodos ligados em ponte. O retificador de onda completa com dois diodos, sem filtro é visto na figura abaixo. O transformador utilizado nesse circuito possui uma derivação central que defasa a tensão Ve1 em relação a Ve2 de 180 graus. Durante o semiciclo positivo de Ve1 e o semiciclo negativo de Ve2, o diodo D1 estará conduzindo e o diodo D2 estará cortado. Por D1 circulará uma corrente que, passando por RL, faz com que apareça na saída o próprio semiciclo positivo de Ve1. Durante o semiciclo positivo de Ve2 e negativo de Ve1, o diodo D2 estará conduzindo e o diodo D1 estará cortado. Por D2 circulará uma corrente que, passando por RL, faz com que apareça na saída o próprio semiciclo positivo de Ve2. Após este estudo, podemos esboçar as formas de onda do circuito retificador de onda completa com dois diodos, sem filtro, que são vistas na figura abaixo.

4 Os diodos D1 e D2 na condução apresentam uma tensão praticamente nula entre seus terminais e na não condução, uma tensão 22Vmáx, pois quando um deles estiver cortado, o outro estará conduzindo, fazendo com que a tensão total do secundário do transformador seja aplicada sobre o cortado. O retificador de onda completa com diodos em ponte, sem filtro, é visto na figura abaixo. Nessa ligação, utilizando diodos em ponte, durante o semiciclo positivo da tensão de entrada, os diodos D1 e D3 estarão conduzindo, fazendo circular uma corrente que, passando por RL, faz com que apareça na saída o próprio semiciclo. No semiciclo negativo, os diodos D2 e D4 estarão conduzindo, fazendo circular uma corrente, por meio de RL, com o mesmo sentido que no outro caso, surgindo na saída uma tensão igualmente positiva. Após este estudo, podemos esboçar as formas de onda do circuito retificador de onda completa com diodos em ponte, sem filtro, que são vistas na figura abaixo.

5 Os diodos, na sua condução, apresentam uma tensão praticamente nula entre seus terminais e na não condução, uma tensão Vmáx, pois quando estiverem cortados, estarão em paralelo com o secundário do transformador. Nos retificadores de onda completa, como em todos os semiciclos da tensão de entrada, temos uma tensão de saída. O nível DC será o dobro em relação ao de meia onda e dado por: Para aumentar esse nível, que dependendo das circunstâncias poderá tornar-se próximo a Vmáx, colocaremos um filtro capacitivo, como ostra a figura abaixo. O capacitor de filtro se carrega com a tensão de entrada até atingir Vmáx. A partir daí, como seu potencial é maior que o da entrada, iniciará um processo de descarga, por meio de RL, até que um novo semiciclo reinicie em processo de carga. A figura abaixo mostra a tensão de saída dos retificadores de onda completa com a atuação do filtro.

6 Observando a figura, notamos que teremos um aumento do nível DC e diminuição de ripple em relação ao retificador de meia onda, com filtro, logicamente dependendo dos valores do capacitor e da carga RL. MATERIAL UTILIZADO - Transformador 110/12+12 V - 1A ou 220/12+12 V 1A; - Diodos 1N4001 ou equivalente (quatro); - Resistor 2,2 kω; - Capacitor 1000 µf / 25 V; - Osciloscópio; - Multímetro. SIMBOLOGIA PARTE PRÁTICA 1- Monte o circuito da figura abaixo. 2- Com a chave S aberta (sem filtro), ligue o osciloscópio à saída, medidno Vmáx e VDC. Anote os valores e as formas de onda no quadro abaixo.

7 3- Com o multímetro, meça e anote no quadro do item anterior a tensão DC de saída. 4- Com a chave S fechada (com filtro), repita os itens 2 e 3, medindo, neste caso, Vrpp (tensão de ripple pico a pico). Anote os resultados no quadro do item Monte o circuito da figura abaixo. Com a chave S aberta, meça Vmáx e VDC com o osciloscópio, anotando-os juntamente com a forma de onda no quadro abaixo. Meça e anote também VDC com o multímetro.

8 7- Com a chave S fechada (com filtro), repita o item 6, medindo Vrpp e preenchendo o quadro do item anterior. 8- Monte o circuito da figura abaixo. 9- Repita os itens 6 e 7, preenchendo o quadro abaixo. QUESTÕES 1- Calcule VDC de saída para cada circuito montado, utilizando as relações cistas para os cirucuitos retificadores sem filtro. Compare esses valores com os medidos na prática. 2- compare os valores de VDC medidos nos circuitos sem filtro com os respectivos obtidos com filtro. 3- Descreva o funcionamento do circuito da figura abaixo.