Retificador de Onda Completa: Transformador Tap Central Elaboração Sérgio M Santos RA 209389 Orientação: Prof José Vital Araçatuba-SP 2018
Retificador de Onda Completa: Transformador Tap Central Relatório de aula teórica, referente retificador de onda completa decorrente do Transformador Tap Central, do curso de Engenharia Elétrica, da disciplina de Eletrônica I Semicondutores Orientador: Profº José Vital Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium Unisalesiano Araçatuba-SP 2018
RESUMO É de grande interesse para qualquer profissional ou estudante da área de exatas, a utilização de conhecimentos de física, mais especificadamente na disciplina Eletrônica Notadamente no presente estudos, transformador Tap Central, utilizando-se de dois diodos e uma carga ( resistor), onde o circuito acarreta corrente elétrica contínua (DC) O objetivo do trabalho é mostrar a transformação de corrente elétrica alternada de onda maior (voltagem) para corrente elétrica contínua de onda menor Palavras-chave: Eletrônica, transformador Tap Central, diodos, carga, circuito, corrente elétrica alternada, corrente elétrica contínua
ABSTRACT It is a great interest for any professional or student in the area of exact, a use of knowledge of a more specific physical nature in the discipline Notately inexperently studies, "Central Tap" transformer, using two diodes and a load ( resistor), where the circuit entails continuous electric current (DC) The workflow is a process of alternating current of greater wave (voltage) for the electric current of smaller wave Keywords: Electronics, "Tap" Central transformer, diodes, load, circuit, alternating electric current, continuous electric current
SUMÁRIO 1 Introdução 1 2 Objetivos 3 21 Objetivo geral 3 22 Objetivos específicos 3 3 Pressuposto Teórico 4 4 Métodos e Técnicas Teóricos 5 5 Conclusão 9 6 Referências Bibliográficas 10
1 1 INTRODUÇÃO Os diodos são semicondutores que estão presentes nos circuitos elétricos de muitos dispositivos eletrônicos usados na vida das pessoas Os semicondutores, isto é, os diodos, são constituídos por cristais que possuem um comportamento elétrico intermediário entre os condutores e os isolantes, ou seja, o diodo conduz mais corrente elétrica que um isolante, entretanto, conduz menos corrente elétrica que um condutor Existem dois tipos de semicondutores: os semicondutores intrínsecos e os extrínsecos Os semicondutores intrínsecos são constituídos por um cristal puro composto por um único tipo de elemento químico Os átomos dos cristais intrínsecos são ligados, quimicamente, a partir de ligações covalentes (compartilhamento de elétrons da Camada de Valência) Quando a temperatura do cristal puro é aumentada, as ligações covalentes rompem-se, e os elétrons da Camada de Valência tornam-se livres A partir dos elétrons livres e de lacunas nas ligações, os semicondutores conduzem corrente elétrica a partir da banda de condução e da banda de valência Em contrapartida, os semicondutores extrínsecos são constituídos por um cristal impuro composto por mais de um único tipo de elemento químico As impurezas do cristal impuro podem ser compostas de átomos doadores ou aceitadores Em um semicondutor extrínseco de Sílicio, existem átomos com cinco elétrons na Camada de Valência (pentavalentes) ou átomos trivalentes Nas ligações entre os átomos de Sílicio e os átomos pentavalentes, existem elétrons dos átomos doadores que não participam das ligações químicas Os elétrons livres geram corrente na banda de condução Os semicondutores associados com as impurezas pentavalentes possuem, em sua estrutura química, mais elétrons do que prótons e, por isso, são diodos do tipo N Já nas ligações entre Silício e átomos trivalentes, existem lacunas entre as ligações químicas As lacunas começam a ser preenchidas a partir do movimento dos elétrons da Camada de Valência que gera corrente na banda de valência Os semicondutores trivalentes possuem mais prótons que elétrons, e por isso, são diodos do tipo P A união dos materiais do tipo P e do tipo N é chamado de Junção PN Quando os materiais do tipo P e do tipo N são unidos, os elétrons e as lacunas começam a se recombinarem A recombinação dos elétrons e das lacunas gera íons
2 positivos (criados pelo material do tipo N) e íons negativos (criados pelo material do tipo P) que constituem a Barreira de Depleção A barreira entre os materiais impede que os elétrons e as lacunas recombinem-se A Junção PN pode ser polarizada diretamente ou reversamente A polarização direta consiste em ligar o polo positivo de um gerador de tensão no material do tipo P e o polo negativo no material do tipo N A polarização direta diminui a Barreira de Depleção e, consequentemente, aumenta a recombinação de elétrons e de lacunas, gerando, portanto, corrente elétrica no sentido do material do tipo N para o material do tipo P (do menor potencial para o maior potencial da fonte de tensão) Em contrapartida, a polarização reversa consiste em ligar o polo positivo de uma fonte de tensão no material do tipo N e o polo negativo no material do tipo P A polarização reversa aumenta a Barreira de Depleção e diminui a recombinação de elétrons e de lacunas (portanto, a corrente elétrica é nula) O transformador Tap Central é um dispositivo com 03 (três) pólos, sendo que os dois dos extremos contem (cada um) um diodo, e o central liga-se àqueles Esse circuito permite a transformação de corrente alternada em corrente contínua
3 2 OBJETIVO O objetivo do trabalho acadêmico é apresentar elementos teóricos com o fim de demonstrar a transformação de corrente elétrica alternada e de grande amplitude (voltagem), em corrente elétrica contínua e de pequena amplitude, tudo por meio circuito que associação dois diodos e uma carga (resistor) 21 Objetivo Geral Entender a teoria de um Transformador Tap Central, o qual possibilita a alteração de corrente alternada (fonte primária), em corrente contínua (fonte secundária) 22 Objetivos Específicos - Conhecer os caminhos percorridos pela corrente elétrica, no circuito, conforme alternância; - Calcular a corrente elétrica do circuito - Conhecer a voltagem do lado primário e a voltagem do lado secundário, demonstrado através das amplitudes dos gráficos (Voltagem-tempo); - Calcular a voltagem da corrente contínua do circuito
4 3 PRESSUPOSTO TEÓRICO A carga pode ser considerada como um resistor, para fins de cálculos entre tensão e corrente, o que conforme a Lei de Ohm possui relação entre essas Por outro lado os diodos, capacitores e indutores não possuem comportamento linear como a da carga (resistor) O diodo é um componente eletrônico de dois terminais, que conduz corrente elétrica preferivelmente em um só sentido, bloqueando a sua passagem no sentido oposto Esse comportamento unidirecional é chamado retificação, sendo utilizado para converter corrente alternada em corrente contínua e extrair a informação de um sinal modulado em amplitude (AM) O diodo pode ser empregado para outras finalidades além da retificação Existem diodos de uso especial utilizados para regulação de tensão (diodos zener), sintonia eletrônica em receptores de rádio e TV (varicaps), geração de rádio frequência (diodos túnel) e produção de luz (leds) O transformador Tap Central é um circuito constituído de 02 (dois) diodos e uma carga, ele tem a função de ser Retificador de Onda Completa, permitindo a alteração de corrente alternada (fonte primária) para corrente contínua (DC), no lado da fonte secundária
5 4 MÉTODOS E TÉCNICAS TEÓRICAS O Transformador chamado Tap Central, ou Central Tap contitui de um pólo entre dois que contém, cada um, um diodo A ligação do pólo central é feita com a saída da carga (RL), a qual recebe do circuito corrente contínua Segue abaixo o circuito do Transformador Tap Central: N D1 e D2 representam os diodos com polarização no sentido da esquerda para a direita Estando a corrente elétrica no sentido da polarização do diodo, ela conseguirá passar, do contrário não I1 e I2 representam as correntes elétricas que passam pelos diodos, observando que antes de cada diodo é alternada, ou seja, quando existir I1 não existirá I2, e ao contrário quando existir I2 Quando a corrente I1 chegar no nó N, ela não seguirá no ramo que contém D2, pois este está com polaridade contrária, então a corrente seguirá para o ramo que contém a carga (RL) De maneira semelhante, quando existir a corrente I2
6 A representação gráfica das correntes é: I1 I2 Como das correntes, que passam pelos diodos são somente no sentido positivo, então a resultante gráfica que corre no ramo que contém a carga é: I Máx I DC volts A equação de IDC é: I DC = 2(I máx )/(π) Ou ainda I DC = 2(V máx 0,7)/(Rπ) Considerando o Diodo de Silício, cuja voltagem pode ser considerada 0,7
7 A forma de onda na saída do secundário é senoidal No entanto para se saber qual o valor de voltagem na saída, ou seja, qual a tensão que está antes dos diodos D1 e D2 devemos observar que para o diodo D1 temos uma tensão de entrada VAC e para o diodo D2 temos um tensão de entrada VBC Veja a ilustração abaixo: Assim sendo vamos analisar as tensões de entrada no circuito:
8 Como pelo ramo que contém a carga passa somente a corrente dos diodos D1 e D2, na parte da senóide positiva, consequentemente as amplitudes da Voltagem Resultante (Voltagem-tempo) é: Onde V p representa a Voltagem máxima, também escrita como V máx e V med representa a voltagem média ou, também chamada de Voltagem DC (V DC), cuja equação é: V DC = 2(V máx 0,7)/(Rπ) Essas são as considerações para o circuito do presente estudo
9 5 CONCLUSÃO Com a demonstração teórica acima se torna mais simples de compreender o funcionamento do Transformador Tap Central Assim sendo, fica encerrado o presente trabalho, o qual se buscou demonstrar as explicações teóricas sobre esse importante dispositivo de circuito elétrico
10 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFIAS 1 Boylestad, Robert L Introdução à Análise de Circuitos 12ª ed São Paulo: Pearson, 2012 2 Francisco Ramalho Júnior; Nicolau Gilberto Ferraro e Paulo Antônio de Toledo Os Fundamentos da Física 1 Mecânica 9ª ed São Paulo: Moderna, 2007 3 Professor Colassante http://profcolassanteblogspotcombr/2015/ 06/retificador-de-onda-completa-comhtml Acesso em: 21Abr2018