Projetos basicos - circuitos retificadores

Projetos basicos - circuitos retificadores

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Informações elementares - Projetos práticos. Circuitos retificadores

Introdução

A tensão fornecida pela concessionária de energia elétrica é alternada ao passo que os dispositivos eletrônicos operam com tensão contínua. Então é necessário retificá-la e isto é feito através dos circuitos retificadores que convertem corrente alternada em corrente contínua. Temos os retificadores monofásicos para uso em aparelhos eletrônicos de um modo geral e os retificadores polifásicos para uso em circuitos industriais de alta potência.

Destacaremos neste curso os três tipos de retificadores monofásicos que são: I – Retificador de meia onda. I – Retificador de onda completa utilizando transformador com derivação central. I – Retificador de onda completa em ponte.

I – Retificador de meia onda

O diodo tem a característica de conduzir corrente somente num sentido e devido a esta característica unidirecional, o mesmo é utilizado para retificar. O diodo ideal com polarização direta comporta como uma chave fechada e com polarização reversa comporta como uma chave aberta. O diodo tem resistência direta muito baixa e resistência reversa muito alta.

Funcionamento do circuito

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 freqüência de ondulação na saída é igual à freqüência de entrada. O retificador de meia onda tem baixa eficiência.

VCC = VP / pi ou VCC = 0,45 . Vef

Formas de onda considerando um diodo ideal VCC é o valor médio da tensão contínua em RL.

VP é o valor de pico da tensão sendo .

Vef é o valor eficaz ou rms da tensão alternada de entrada.

IL = VCC / RLe ID = IL
IP = VP / RL sendo IP o valor de pico da corrente

IL é o valor médio da corrente em RL e ID é o valor médio da corrente no diodo.

Tensão eficaz em RL = VP / 2 mas a tensão eficaz na entrada é PIV = -- VP sendo PIV o pico inverso de tensão no diodo. Nota: O diodo deve suportar uma tensão inversa maior do que PIV e uma corrente direta maior que ID.

As especificações para o diodo 1N4007 são IF = 1A e VR max = 1000V Este diodo suporta uma corrente direta de 1A e uma tensão reversa de 1000V.

VCC = 8,1 VIL = 17,2 mA ID = 17,2 mA IP = 54 mA PIV = - 25,4 V

I-1) Sendo a o valor eficaz da tensão VAB = 18 V, RL = 470 ohms, determine:

Invertendo o diodo, a tensão de saída será negativa. O diodo conduz os semiciclos negativos. Os semiciclos positivos ficam no diodo.

I – Retificador de onda completa utilizando transformador com derivação central.

Funcionamento do circuito.

Este circuito é também denominado de retificador de onda completa convencional. Há uma defasagem de 180º entre as tensões de saída do transformador, VA e VB. As tensões VA e VB são medidas em relação ao ponto C (0V ). Quando A é positivo, B é negativo, a corrente sai de A passa por D1 e RL e chega ao ponto C. Quando A é negativo, B é positivo, a corrente sai de B passa por D2 e RL e chega ao ponto C. Para qualquer polaridade de A ou de B a corrente IL circula num único sentido em RL e por isto, a corrente em RL é contínua. Temos somente os semiciclos positivos na saída. A freqüência de ondulação na saída é o dobro da freqüência de entrada.

Formas de onda considerando diodo ideal

VCC = 2.VP / pi ou VCC = 0,9.Vef VCC é o valor médio da tensão contínua em RL. VP é o valor de pico da tensão . Vef é o valor eficaz da tensão de entrada (Vef = VAB / 2)

IL = VCC / RLe ID = IL / 2.
IP = VP / RL onde IP é o valor de pico da corrente

IL é o valor médio da corrente em RL e ID é o valor médio da corrente nos diodos. Tensão eficaz de saída =Tensão eficaz de entrada = VP / O PIV nos diodos é o pico negativo da tensão VAB.

VCC = 8,1 VIL = 17,2 mA ID = 8,6 mA IP = 27 mA PIV = - 25,4 V

I-1) Sendo a o valor eficaz da tensão VAB = 18 V, RL = 470 ohms, determine:

Invertendo os dois diodos, a tensão de saída será negativa. Os diodos D1 e D2 conduzem os semiciclos negativos de A e de B para a saída.

I – Retificador em ponte

Funcionamento do circuito.

O retificador em ponte dispensa o uso do transformador com tomada central. Com isto, pode-se ter um retificador de onda completa ligado diretamente à rede elétrica. Quando A é positivo em relação a B, a corrente sai de A passa por D1, RL, D3 e chega ao ponto B. Quando A é negativo em relação a B, a corrente sai de B passa por D2, RL, D4 e chega ao ponto A.. Conduzem somente dois diodos de cada vez. Quando o ponto A é positivo D1 e D3 conduzem. Quando o ponto A é negativo D2 e D4 conduzem. Para qualquer polaridade de A ou de B a corrente IL circula num único sentido em RL e por isto, a corrente em RL é contínua. Temos somente os semiciclos positivos na saída. A freqüência de ondulação na saída é o dobro da freqüência de entrada

Formas de onda considerando diodo ideal

VCC = 2.VP / pi ou VCC = 0,9.Vef VCC é o valor médio da tensão contínua em RL.

VP é o valor de pico da tensão e .

IL = VCC / RLe ID = IL / 2.

Vef é o valor eficaz ou rms da tensão de entrada (VAB). IL é o valor médio da corrente em RL e ID é a Corrente média nos diodos. O valor de pico da corrente IP = VP / RL. Tensão eficaz de saída =Tensão eficaz de entrada = VP / O PIV nos diodos é o pico da tensão VAB. PIV = VAB.

Nota: Desprezou-se 1,4V de queda de tensão nos diodos. Tem-se uma queda de 1,4 V visto que conduzem 2 diodos ao mesmo tempo.

VCC = 27 VIL = 3 mA ID = 16,5 mA IP = 51,6 mA PIV = 42,3 V

I-1) Sendo a o valor eficaz da tensão VAB = 30 V, RL = 820 ohms, determine:

Invertendo os quatro diodos, a tensão de saída será negativa. Quando A é positivo em relação a B, a corrente sai de A passa por D4, RL, D2 e chega ao ponto B. Quando A é negativo em relação a B, a corrente sai de B passa por D3, RL, D1 e chega ao ponto A.. Quando o ponto A for positivo D2 e D4 conduzirão. Quando o ponto A for negativo D1 e D3 conduzirão.

Filtros para fontes de alimentação

a tensão da bateria ou da pilha

A ondulação na saída do circuito retificador é muito 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 filtragem nivela a forma de onda na saída do retificador tornando-a próxima de uma tensão contínua pura que é A maneira mais simples de efetuar a filtragem é ligar um capacitor de alta capacitância em paralelo com a carga RL e normalmente, utiliza-se um capacitor eletrolítico. A função do capacitor é reduzir a ondulação na saída do retificador e quanto maior for o valor deste capacitor menor será a ondulação na saída da fonte.

Filtro a capacitor para retificador de meia onda.

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 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 Vmin até VP e neste intervalo de tempo () o diodo conduz. O capacitor descarregará de VP até Vmin e neste intervalo o diodo não conduzirá. A Forma de onda na saída está mostrada abaixo.

O voltímetro de tensão contínua indica o valor médio da tensão medida. 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 0A, o capacitor não descarrega e tem-se Vond = 0V .

Para se ter Vond com um valor baixo ao aumentar IL deve-se aumentar o valor do capacitor. 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.

O pico inverso de tensão no diodo é o dobro da tensão de pico. PIV = --2VP O capacitor aumenta a tensão inversa no diodo devido a que o mesmo permanece carregado quando o diodo não estiver conduzindo.

Exercícios de fixação

Resp: V ond = 3 VVP = 25,4 V V min = 2,4 V VCC = 23,9 V PIV = - 50,8 V

1) Sendo VAB =18Vef, C=1000 µµµµF, IL = 180 mA, retificador de meia onda, determine:

Vond = 3 V

V min = VP – Vond => V min = 25,4V – 3V V min = 2,4 V

VCC = 25,4V –1,5V

2) Sendo VCC = 12 Volts, IL = 300 mA, Vond = 2 V, retific. de meia onda determine: O capacitor e o valor eficaz da tensão alternada na saída do transformador.

Resp:C = 2500 µµµµF VAB = 9,2 Vef
Vond = i / (f . C)=> C = I / (f . Vond) => C = 300mA / (60Hz . 2V)

Solução:

C = 2500 µµµµF VCC = VP -- (Vond / 2

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