Exp. 1 Retificadores B 1 1. Introdução O experimento de Retificadores, tem como principais objetivos: desenvolvimento de técnicas de projeto de circuitos retificadores, e comparando as aproximações feitas, neste projetos, com a prática; primeiro contato com os equipamentos do laboratório; 2. Projeto (a ser realizado ANTES da aula experimental) OBS1: Veja no Apêndice C as especificações do fabricante para o diodo 1N4001-7. OBS2: Consultando um livro texto, obtenha as expressões analíticas para as tensões eficaz e média nos seguintes casos: a) Retificador senoidal de Meia Onda b) Retificador senoidal de Onda Completa. c) Retificador de onda triangular de Onda Completa. 2.1 Dados para o projeto Ventrada=125Vef Transformador: Rprimario=70Ω Indutor: Rsecundario=2Ω L=350mH Rx = 10? Capacitor 1000µF Rfio=RF= 0,33Ω e RL=120Ω Potenciômetro Pmax = 500Ω IMPORTANTE: Adote em todos os casos Ventrada = 125V ef (e não 110V ef ), escalando proporcionalmente a tensão obtida no secundário. 2.2 Para o circuito da figura 1 calcule: Figura 1: Ensaio de retificador com filtro capacitivo 2.2.1 A resistência total equivalente do secundário (RST);
B 2 Laboratório de Eletrônica Exp. 1 RST = 2.2.2 Valor da Tensão CC na Saída; VDC = 2.2.3 Corrente de Surto Máxima nos Diodos; ISURTO =
Exp. 1 Retificadores B 3 2.2.4 Corrente Média nos Diodos; IM = 2.2.5 Valor Eficaz da Componente Alternada de Saída; VSef = 2.2.6 Corrente de Pico Repetitiva; Ip = 2.2.7 Corrente Eficaz no Diodo;
B 4 Laboratório de Eletrônica Exp. 1 Ief = 2.2.8 Desenhe a seguir um esboço da forma de onda da tensão de saída, indicando os valores de tensão calculados acima e a frequência. Desenhe também um esboço da forma de onda da corrente nos diodos, indicando os valores de corrente calculados acima e a frequência.
Exp. 1 Retificadores B 5 2.3 Para o circuito da figura 2 calcule: Figura 2: Ensaio de retificador com filtro indutivo a entrada 2.3.1 Valor Eficaz da Componente Alternada de Saída; Vef = 2.3.2 Valor da Tensão CC na Saída; VDC = 2.3.3 Corrente Média na Carga; 2.3.4 Valor Eficaz da Componente Alternada da Corrente na Carga; IM =
B 6 Laboratório de Eletrônica Exp. 1 Ief = 2.3.7 Carga mínima (resistência de carga máxima). RLmax = 2.3.8 Anexe a seguir um esboço da forma de onda da tensão de saída, indicando os valores de tensão calculados acima e a frequência. Faça também um esboço da forma de onda da corrente na carga, indicando os valores de corrente calculados acima e a frequência.
Exp. 1 Retificadores B 7 3. Procedimento Experimental 3.1 Retificador de Meia Onda 3.1.1 Monte um retificador de meia onda (figura 3), conecte o osciloscópio como indicado e imprima as formas de onda da tensão no diodo e da tensão na carga em um mesmo gráfico através do programa PEE54600B. Anexe após esta folha as formas de onda obtidas. Meça através do osciloscópio o valor médio e o valor eficaz da tensão sobre a carga R (clicando sobre o botão Voltage, selecionando o canal do osciloscópio e escolhendo a Opção Vavg para o valor médio e Vrms para o valor eficaz). Canal X tensão sobre o Diodo Y tensão sobre a carga Vef (V) ( Vrms) Vmed (V) (Vavg) Teórico Experim. Teórico Experim. Figura 3: Retificador de meia onda 3.1.2 Explique porque o terra do osciloscópio foi inserido como indicado na figura 3.
B 8 Laboratório de Eletrônica Exp. 1 3.2 Retificador de Onda Completa 3.2.1 Monte um retificador de onda completa em ponte (figura 4). Conecte o terminal de terra do osciloscópio no ponto "D" e imprima as formas de onda (em um mesmo gráfico) medidas sobre os diodos, pontos "B" e "C". Imprima também a forma de onda medida sobre a carga, ponto "A", sincronizada com a ponto B (em um mesmo gráfico). Anexe as formas de onda. 3.2.2 Meça como descrito no item 3.1.1 o valor médio e o valor eficaz da tensão sobre a carga R C. Figura 4: Retificador de onda completa. Vef (V) ( Vrms) Vmed (V) (Vavg) Teórico Experim. Teórico Experim. 3.3 Ensaios com o Retificador de Onda Completa com Filtro Capacitivo Figura 5: Ensaio de retificador com filtro capacitivo
Exp. 1 Retificadores B 9 3.3.1 Meça o valor dos resistores e em seguida monte o circuito da figura 5 tendo a precaução de ligar o capacitor eletrolítico com a polaridade correta. Os terminais do indutor devem ser curto-circuitados. O reostato deve ser colocado na posição de mínimo (resistência nula). R F (Ω) R C (Ω) 3.3.2 Com o transformador em vazio (secundário desligado) meça o valor eficaz da tensão eg(t) do secundário com o multímetro da bancada e em seguida conecte o circuito e meça a nova tensão eficaz eg(t). Comente. Tensão do Trafo (e g ) V ef (V) Em vazio Com carga 3.3.3 Com o osciloscópio, determine a tensão máxima sobre R F ( selecione o botão Voltage, opção V máx ). Imprima a forma de onda. Qual o valor da corrente de pico observada? Compare este valor com o projetado (item 2.2.6) e com o valor máximo especificado no manual do fabricante do diodo. Projetado Experimental I max (manual) I F (pico)
B 10 Laboratório de Eletrônica Exp. 1 3.3.4 Meça a tensão contínua com o multímetro e meça o V ef da componente alternada na saída com os osciloscópio e com o multímetro. Compare os valores entre si e com os valores teóricos esperados. OBS: Para se medir a tensão alternada, coloque o osciloscopio na opção AC, selecione o botão voltage, opção Vrms. Vmed (V) Vef (V) Projetado Multímetro Projetado Multímetro Osciloscópio (Item 2.2.2) (Item 2.2.5) 3.3.5 Coloque o multímetro de mão na escala de corrente em série com a carga (potenciômetro acrescido de 120Ω) e o multímetro da bancada para medir V saídadc (V DC ) como pode ser visto na figura 6 e levante a curva de regulação, isto é, a curva da tensão na saída (V DC ) pela corrente de saída (IS), variando o potenciômetro. Meça também para cada ponto do levantamento a tensão alternada de saída (pico a pico, medida com o osciloscópio selecionando Voltage, opção Vpp, com a forma de onda em AC). Imprima a forma de onda da tensão alternada de saída e determine o fator de ondulação (R) onde R = (V ef /V DC ) 100% para Rcarga = 120Ω (pior caso). Figura 6: Ensaio de retificador com filtro capacitivo
Exp. 1 Retificadores B 11 RTOTAL = R+120Ω V DC (multímetro da bancada) IS (multímetro de mão) Vpp (osciloscópio) Vef Vpp /(2 3) 120 200 250 300 350 400 450 500 R (para Rcarga = 120Ω) = (V ef /V DC ) 100% =
B 12 Laboratório de Eletrônica Exp. 1 3.4 Ensaios com o Retificador de Onda Completa com Filtro Indutor Figura 7: Ensaio de retificador com filtro indutivo a entrada 3.4.1 Antes de montar o circuito da Figura 7, meça o valor da resistência do indutor com o multímetro da bancada. Rx com ohmímetro 3.4.2 Monte o circuito da figura 7, com o indutor. Siga os procedimentos abaixo: 3.4.3 Com o potenciômetro no mínimo, meça a tensão contínua na saída com o multímetro da bancada, anote o Vef da tensão alternada (com o osciloscópio) e compare com os valores teóricos esperados. Vméd (V) Vef (V) Projetado Experim. Projetado Experim. (item 2.3.2) (item 2.3.1)
Exp. 1 Retificadores B 13 3.4.4 Levante a curva da tensão na saída (VDC) pela corrente de saída (IS) (curva de regulação) variando o potenciômetro. Meça também a tensão alternada de saída pico a pico (no osciloscópio selecione Voltage, opção Vpp, com a forma de onda em AC) em cada ponto da tabela abaixo. Imprima a forma de onda da tensão alternada de saída e determine o fator de ondulação (R) onde R = (V ef /V DC ) 100% para Rcarga = 120Ω (pior caso). RTOTAL = R+120Ω 120 200 250 300 350 400 450 500 V DC (multímetro da bancada) IS (multímetro de mão) Vpp (osciloscópio) Vef Vpp / (2. 2) R (para Rcarga = 120Ω) = (V ef /V DC ) 100% =
B 14 Laboratório de Eletrônica Exp. 1 4. Conclusões
B 15 Laboratório de Eletrônica Exp. 1 Curvas de Schade
B 16 Laboratório de Eletrônica Exp. 1 Curvas de Schade
Curvas de Schade Exp. 1 Retificadores B 17
B 19 Laboratório de Eletrônica Exp. 1 Curvas de Schade