Modelo Simples de Artigo Científico - Fonte Retificadora

Modelo Simples de Artigo Científico - Fonte Retificadora

Fonte Retificadora para Acionamento de Motores CC

Carlos Aparecido de Aguiar, Cleiton Gomes Silva, Luccas Newman Siqueira, Wellington da Costa Silva

Engenharia Elétrica da Universidade de Franca

carlosaguiar@aluno.unifran.br, cleitonsilva1@aluno.unifran.br, luccassiqueira@aluno.unifran.br, wellingtonsilva2@aluno.unifran.br

Resumo

A fonte retificadora tem como objetivo transformar a corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC). A primeira tem como característica a variação de seu sentido ao longo do tempo, ao contrário da segunda que não varia durante o tempo.

Este artigo visa mostrar o desenvolvimento de uma fonte retificadora para acionar motores de corrente contínua. A escolha deste tipo de fonte é devido à grande utilização de motores CC em equipamentos eletroeletrônicos de pequeno porte e baixa tensão.

Palavra-chave: fonte retificadora; corrente alternada; corrente contínua; motor CC; eletroeletrônicos; formas de ondas.

  1. Introdução

A fonte retificadora tem como objetivo transformar a corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC). A primeira tem como característica a variação de seu sentido ao longo do tempo, ao contrário da segunda que não varia durante o tempo.

A corrente alternada é encontrada nas residências em lâmpadas e tomadas; sua tensão mais comum é de 127 volts e/ou 220 volts. A corrente continua é muito utilizada em aparelhos eletrônicos e suas principais características são: a baixa tensão (1,2 até 24 volts) e a baixa corrente; ela pode ser encontrada em baterias de automóveis, pilhas, dínamos, células-solares etc.

Este artigo visa mostrar o desenvolvimento de uma fonte retificadora para acionar motores de corrente contínua. A escolha deste tipo de fonte é devido à grande utilização de motores CC em equipamentos eletroeletrônicos de pequeno porte e baixa tensão.

  1. Fundamentação Teórica

De acordo com Silva et al(2010), as fontes de alimentação são indispensáveis em projetos eletroeletrônicos, pois em muitos casos elas são necessárias para alimentar um circuito eletroeletrônico. Freqüentemente são utilizados vários modelos de fontes no cotidiano, os modelos mais comuns são os carregadores de celulares e fontes introduzidas em eletrodomésticos como por exemplo um simples aparelho de DVD.

A fonte encontrada nos carregadores de celulares é a fonte chaveada. Nela está incorporado um regulador chaveado, ou seja, um circuito interno que chaveia a corrente, ligando e desligando rapidamente de forma a manter uma saída de tensão estabilizada. No DVD, a fonte existente é a retificadora, nela existe um processo que transforma a tensão de entrada que é alternada em tensão contínua, mantendo a tensão constante ao longo do tempo.

  1. Metodologia de Pesquisa

Para implementar a fonte retificadora foram utilizados os seguintes materiais:

Figura 2 – 5 Diodos 1N4007

Figura 1 - 1 Transformador 127/220V p/ 18V 1A com Center Tape

Figura 6 – 2 Reguladores de Tensão (7815 e 7915)

Figura 5 - 2 Leds Coloridos (verde e vermelho)

Figura 3 – 4 Resistores Ôhmicos 1 KΩ

Figura 4 – 2 Capacitores eletrolíticos 470µF

Figura 7 – 1 Interruptor de Tecla

Figura 8 -1 Protoboard

Figura 9 -1 Motor CC

Figura 10 - Fios

Figura 11 – 2 metros de cordão paralelo 2x1,00mm

Figura 12 - Plug Macho

Com todos os componentes especificados, realizou-se a montagem da fonte, segundo circuito da figura 13, na protoboard:

Figura 13 - Circuito da Fonte

Foram feitos, em seguida, alguns testes para verificar a tensão elétrica nas saídas VDC1 e VDC2, constatando uma tensão contínua de aproximadamente 15 Volts.

Após verificar tais dados, foi acoplado ao circuito o motor CC nas duas saídas já citadas. O motor funcionou com aproximadamente 15 volts devido aos reguladores de tensão que possuem uma tensão limitada em 15 volts.

Testes realizados com a fonte montada:

  • Tensão em Vc1 e Vc2 = 29,8 Volts

  • Tensão em VDC1 e VDC2 = 14,6 Volts

  • Tensão de entrada na Ponte Retificadora = 18,9 Volts

  1. Resultados

O transformador com Center Tape utilizado funciona como se fosse construído com dois transformadores em série, no secundário, com um ponto em comum no centro. Os sinais V1 e V2 possuem a mesma forma de onda, mesma amplitude e freqüência, porém estão em oposição de fase, como pode ser observado na figura 14:

Figura 14 - Transformador de Center Tape e suas formas de onda defasadas de 180°

Com o transformador e a ponte retificadora, é possível obter duas retificações de onda completa. Uma com ciclo positivo e uma com ciclo negativo, ciclos que podem ser observados na figura 15:

Figura 15 - Ponte de diodos e suas formas de ondas retificadas

Os capacitores na fonte retificadora servem para filtrar a ondulação na saída do circuito retificador, pois essa ondulação é grande o que torna a tensão de saída inadequada para alimentar a maioria dos circuitos eletrônicos. É necessário fazer uma filtragem na tensão de saída do retificador. A maneira mais simples de efetuar a filtragem é ligar um capacitor de alta capacitância em paralelo com a carga dos resistores e normalmente, utiliza-se um capacitor eletrolítico. A filtragem nivela a forma de onda na saída do retificador tornando-a próxima de uma tensão contínua pura que é a tensão da bateria ou da pilha, pode-se observar melhor essa ondulação reduzida pelo capacitor na figura 16:

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Figura 16 - Circuito com Ponte de diodos, resistores, capacitores e suas ondas retificadas

as formas de onda observadas na figura 16, há uma pequena oscilação no sinal CC, devido ao tempo de carga e descarga do capacitor. Para a eliminação desse sinal utilizam-se reguladores de tensão, a função deste circuito integrado é de aceitar uma tensão de entrada de corrente continua relativamente não-regulada e produzir uma saída de CC que tenha um baixo teor de ondulações e boa estabilidade sob condições de carga variável. Os reguladores de tensão utilizados no nosso circuito, tem a função de regular e estabilizar a tensão de saída do circuito VDC1, VDC2 em +15V e -15V. Após inserirmos os reguladores de tensão no circuito, as formas de onda se comportaram como uma onda continua, podendo ser considerada uma forma de onda de corrente continua pura e adequada para o funcionamento da maioria dos equipamentos eletroeletrônicos, essa onda pura pode ser observada na seguinte figura:

Figura 17 - Circuito retificador com reguladores de tensão e suas ondas retificadas

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Figura 18 - Circuito montado

ara se fazer o uso da fonte montada, o usuário deve ligá-la a uma tomada com tensão de 127 volts e aciona-lá na tecla em destaque na foto abaixo, quando o led vermelho estiver aceso a fonte estará em modo standby, ou seja, conectado a energia elétrica, porém não está em funcionamento. O led verde aceso significa que a fonte está em pleno funcionamento transformando tensão alternada em tensão continua.

  1. Conclusões

Verifica-se que o circuito eletrônico funciona bem dissipando uma tensão de saída de aproximadamente 15 volts em CC, deixando-o adequado para o funcionamento de vários equipamentos eletroeletrônico, por exemplo, o motor CC utilizado no projeto, pois vários desses equipamentos possuem esses motores.

  1. Referências Bibliográficas

BOYLESTAD, ROBERT L. Introdução à analise de Circuitos. 10ª edição. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004.

20000 ESQUEMAS eletrônicos e circuitos eletrônicos grátis. Disponível em: <http://www.eletronica.com/category/esquemas-e-circuitos/>. Acesso em: 11 setembro 2010.

RELATORIO DA FONTE Ajustável. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/relatorio-da-fonte-ajustavel-doc-a85868.html> Acesso em: 11 novembro 2010.

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