eletrônica aplicada - elt 5 o retificador monof?sico

eletrônica aplicada - elt 5 o retificador monof?sico

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ELIÉSIO 1

ESCOLA TÉCNICAREZENDE-RAMMEL
NOMETURMA _ ANO _

Para converter uma corrente alternada em corrente contínua é usado normalmente o processo de retificação que transforma o sinal alternado senoidal num sinal de tensão contínua pulsativa.

ÆQuando for aplicado o semiciclo positivo o diodo conduz e teremos corrente através da carga. ÆQuando for aplicado o semiciclo negativo o diodo corta, abrindo o circuito, e não teremos corrente na carga [RL].

ÆTeremos assim na carga uma tensão contínua pulsativa, podendo ser aproveitado os semiciclos positivos ou negativos.

ÆA freqüência de pulsação na saída é igual à freqüência da rede de alimentação.

VS π/2 π 3π/2 2π 5π/2 3π 7π/2 4π
+Vp
0 θ

−Vp

+Vp

VD

θ −Vp

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ELIÉSIO 2

VpVLVpVL318,0=⇔=πIpVLIpIL318,0=⇔=π
VpVVpV5,02=⇔=IpIIpI5,02=⇔=

O circuito abaixo mostra um transformador abaixador de tensão com 12,7V no secundário ligado a um retificador de meia onda com diodos de silício alimentando uma carga de 10 Ω.

Tensão média na carga

Considerando diodo idealÆ γVV10f

Tensão de pico

Corrente média na carga freqüência de pulsação da corrente ou tensão na carga Hzf60=

VL=5,71 IL=571mA

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ELIÉSIO 3

DERIVAÇÃO CENTRAL-[CARGA RESISTIVA]

Durante o semiciclo positivo, o diodo D1 conduz e o diodo D2 corta, fazendo com que a tensão na carga seja positiva e igual à tensão no secundário. Durante semiciclo negativo, o diodo D1 corta e o D2 conduz , fazendo com que a tensão na carga tenha a mesma polaridade que a da situação anterior e a mesma amplitude, já que os enrolamentos dos secundários são iguais.

A frequência de pulsação na saída será 2 vezes a frequência da rede de alimentação.

π/2π 3π/2 2π 5π/2 3π 7π/2 4π

+Vp

VS1

−Vp

VS2

+Vp −Vp

VL

+Vp VALOR MÉDIO NA CARGA

=⇔=I=IpIIp707,02

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ELIÉSIO 4

O circuito abaixo mostra um transformador abaixador com derivação central e tensão no secundário de 12,7V sendo aplicado 6,35V a um retificador de onda completa com diodos de silício alimentando uma carga de 10 Ω.

Tensão média na carga

Considerando diodo idealÆ γVV10f

Tensão útil aplicada aos diodos

Tensão de pico

Corrente média na carga freqüência de pulsação da corrente ou tensão na carga Hzf120=

[CARGA RESISTIVA]

VDC=VL=5,71V IDC=IL=571mA

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ELIÉSIO 5

Durante o semiciclo positivo, os diodos D2 e D4 conduzem e os diodos D1 e D3 cortam, transferindo assim toda a tensão de entrada para a carga. Durante o semiciclo negativo, os diodos D1 e D3 conduzem e os diodos D2 e D4 cortam fazendo com que a tensão de entrada seja aplicada à carga a mesma amplitude e polaridade que a do semiciclo positivo.

A frequência de pulsação na saída será 2 vezes a frequência da rede de alimentação.

π/2π 3π/2 2π 5π/2 3π 7π/2 4π

+Vp

VS1

−Vp

VL

+Vp

=⇔=VpILIpI707,02

• O circuito abaixo mostra um transformador abaixador de tensão tendo no secundário de 12,7V e um retificador em ponte com diodos de silício alimentando uma carga de 10 Ω. •

Tensão média na carga

Considerando diodo Idea γVV10f

Tensão de pico

Corrente média na carga freqüência de pulsação da corrente ou tensão na carga Hzf120=

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ELIÉSIO 6

+Vp

O transformador a ser utilizado neste tipo de retificador apresenta as seguintes características:

t
PRIMÁRIO SECUNDÁRIO

Î V=VP/√2 −Vp

Ip
t

Î I=Ip/2

A tensão, tanto no primário como no secundário, é sempre senoidal sendo ela solicitada ou não. A corrente depende do circuito, sendo que para o retificador de meio ciclo. A capacidade do transformador será:

Capacidade do transformador

O que desejamos na carga é potência contínua, afinal nós estamos convertendo corrente alternada em corrente contínua.

Vp

Na carga temos as seguintes formas de onda:

IL RL VL
Ip

ÎπVpVVLDC== A potência contínua na carga é:

Para que tenhamos a relação entre a capacidade do transformador e a potência contínua na carga, deve-se proceder da seguinte maneira:

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ELIÉSIO 7

Isto quer dizer que para termos uma potência contínua na carga, necessita de um transformador com capacidade 3.48 vezes maior.

+Ip
Î V=Vp1/√2Î I=Ip1/2
t t
SECUNDÁRIO
ÎV=Vp/√2 Î I=Ip/2 Ip
t
t

O transformador utilizado neste tipo de retificador apresenta as seguintes características:

A capacidade do secundário será o dobroÆ

Na carga temos:Vp

Î VL= VDC= 2Vp/π

ILRL VL Vp t

Î VL=VDC=2Vp/π

A potência contínua na carga é:

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ELIÉSIO 8

Para que possamos ter na carga uma potência contínua PDC, o transformador deve possuir uma capacidade 1,76 vezes maior.

+Vp

• O transformador a ser utilizado neste tipo de retificador apresenta as seguintes características: •

t
PRIMÁRIO SECUNDÁRIO

Î V=VP/√2 −Vp

Ip
t

Î I=Ip/√2

Vp
Î VDC = 2Vp/π

Na carga teremos:

IL RL VL Ip
Î IDC = 2Ip/πt

A tensão, tanto no primário como no secundário, é sempre senoidal sendo ela solicitada ou não. A corrente depende do circuito. Para o retificador de meio ciclo temos. A capacidade do transformador será:

A relação entre a capacidade do transformador e a potência média na carga é:

Como IpVpO

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ELIÉSIO 9

Dentre os três tipos de retificadores apresentados, o que melhor aproveita a capacidade de armazenamento de energia do transformador é o retificador em ponte.

O ideal seria se a capacidade do transformador fosse toda transformada em potência contínua na carga.

O sinal na saída dos retificadores apresenta as características de sinal contínuo, pois só possui semiciclos positivos ou negativos, porém, é uma forma de onda contínua pulsativa.

COMPONENTE CONTÍNUA
VDC VCA

Vmax Vmin

VDC
VDC= Vp/π=0,318Vp Æ para meia onda COMPONENTE ALTERNADA
Vmax
Vpp= Vmax −Vmin
Vpp
Vp= Vpp/2
Vmin
V=Vp/√2=0,707Vp

Obs.: VDC=2Vp/π=0,636Vp Æ para onda completa

FATOR DE ONDULAÇÃO (vond)

Valor contínuo do sinal (VDC)

Representa o quanto de ondulação possui o sinal retificado. vond= Valor pico a pico da ondulação (Vpp) É normalmente expresso em percentagem p ond V

V v

FATOR DE RIPPLE (r)

Representa a relação entre o valor eficaz da corrente de ondulação sobre o valor contínuo da tensão na carga.

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ELIÉSIO 10

Valor contínuo do sinal (VDC)

r = Valor eficaz da componente de ondulação (V) É normalmente expresso em percentagem.

POTÊNCIA NA CARGA Se aplicarmos tensão contínua pulsativa a uma carga resistiva teremos:

V R
Vp ()()2

DCRMSacVVV+=

E Æ2

ComoÆπVpVDC= VpVRMS=

Logo o fator de ripple desta forma de onda será:

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ELIÉSIO 1

e Æ2

ComoÆπVpVDC= VpVRMS=

Logo o fator de ripple desta forma de onda será:

rV Vr DC

AC%48=r

Quando trabalhamos com diodos retificadores temos que ter duas preocupações básicas: QUANDO POLARIZADO REVERSAMENTE Æ Com a tensão reversa aplicada no diodo

Como sabemos na polarização reversa, existe uma tensão reversa máxima (TRM) que pode ser aplicada ao diodo sem que seja alcançado o valor da tensão de ruptura (Vr).Caso este valor seja atingido teremos o diodo danificado.

TENSÃO REVERSA MÁXIMAÎVRM
TENSÃO DE PICO INVERSAÎTPI
TENSÃO REVERSA DE PICOÎPIV
TENSÃO REVERSA MÁXIMA DE TRABALHOÎVRWM

Nomenclaturas normalmente usadas para tensão reversa máxima: QUANDO POLARIZADO DIRETAMENTEÆCom a corrente direta que o diodo irá conduzir

Os diodos quando polarizados diretamente apresentam uma grande corrente de portadores majoritários, esta corrente não pode exceder o máximo permitido pela dissipação do diodo.

CORRENTE DIRETAÎIF
CORRENTE MÉDIA DIRETAÎIF (AV)
CORRENTE DIRETA DE PICO REPETITIVOÎIFRM

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ELIÉSIO 12

T D ID = Ip /π IF > IP /π
ID VR = Vp VRWM > Vp
V primário Vs RL
ID = Vp / π IF > IP / π
D1
Vp1
− Vp1+Vp2
V primário RL
VR = 2 Vp VRWM > 2 Vp
Vp2
D2
ID = Ip /π IF > Ip/π
D1 D2
V primário
VR = Vp VRWM > Vp
D4 D3
RL

Tensão média na cargaÆ (VDC) Vp/π 2Vp/π 2Vp/π

Tensão eficaz na cargaÆ(VAC) Vp/2 Vp/√2 Vp/√2 Tensão inversa nos diodos Vp Vp Vp

Fator de ripple 120% 48% 48%

Capacidade do transformador em relação à carga 3,48 PDC 1,76 PDC 1,25 PDC

Quantidade de diodos 1 diodo 2 diodos 4 diodos

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ELIÉSIO 13

NOMETURMA _ ANO _

01] Qual a função do retificador monofásico? 02] O que é retificação em meia onda?

03] Um retificado de meia onda com carga resistiva de 100Ω está sendo alimentado com uma tensão senoidal de 6 V{RMS], determine:

aÆ a tensão de pico na carga; bÆ a tensão contínua na carga; cÆ a corrente contínua na carga; dÆ a tensão eficaz na carga; eÆ a corrente eficaz na carga; fÆ a frequência de pulsação na carga; gÆ a forma de onda de tensão na carga; hÆ a forma de onda de tensão no diodo; iÆ a forma de onde de corrente na carga;

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ELIÉSIO 14 jÆ o diagrama esquemático do circuito.

04] Um retificado de onda completa com derivação central no transformador com uma carga resistiva de 100Ω está sendo alimentado com uma tensão senoidal de 6 V{RMS], determine:

aÆ a tensão de pico na carga; bÆ a tensão contínua na carga; cÆ a corrente contínua na carga; dÆ a tensão eficaz na carga; eÆ a corrente eficaz na carga; fÆ a frequência de pulsação na carga; gÆ a forma de onda de tensão na carga; hÆ a forma de onda de tensão no diodo; iÆ a forma de onde de corrente na carga; jÆ o diagrama esquemático do circuito.

05] Um retificado de onda completa em ponte com carga resistiva de 100Ω está sendo alimentado com uma tensão senoidal de 6 V{RMS], determine:

aÆ a tensão de pico na carga;

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ELIÉSIO 15 bÆ a tensão contínua na carga; cÆ a corrente contínua na carga; dÆ a tensão eficaz na carga; eÆ a corrente eficaz na carga; fÆ a frequência de pulsação na carga; gÆ a forma de onda de tensão na carga; hÆ a forma de onda de tensão no diodo; iÆ a forma de onde de corrente na carga; jÆ o diagrama esquemático do circuito.

06] Para que um transformador alimente um retificador de meia onda com carga resistiva de 12 W, qual deverá ser sua capacidade mínima?

07] Para que um transformador com derivação central alimente um retificador de onda completa com carga resistiva de 12 W, qual deverá ser sua capacidade mínima?

08] Para que um transformador alimente um retificador de onda completa em ponte com carga resistiva de 12 W, qual deverá ser sua capacidade mínima?

09] Quanto ao aproveitamento de capacidade do transformador, qual o tipo de retificador mais indicado?

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ELIÉSIO 16

10] O que é ondulação na carga?

1] O que é fator de ondulação? 12] O que é fator de ripple?

13] Uma carga está sendo alimentada por uma tensão pulsativa de 18Vp e uma tensão contínua de 15VDC. Determine:

aÆ o fator de ondulação; bÆ o fator de ripple;

14] Como é definida a potência numa carga alimentada por tensão retificada?

15] A uma carga resistiva está sendo aplicado uma tensão retificada em meia onda com 20Vp. Determine: aÆ o valor de VDC; bÆ o valor de VRMS; cÆ o valor do fator de ripple;

16] A uma carga resistiva está sendo aplicado uma tensão retificada em onda completa onda com 20Vp. Determine:

aÆ o valor de VDC; bÆ o valor de VRMS; cÆ o valor do fator de ripple

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ELIÉSIO 17

17] Durante um projeto, qual a preocupação os diodos na polarização inversa?

18] Durante um projeto, qual a preocupação os diodos na polarização direta?

19] Um retificador de meia onda aplica uma tensão de 25Vp a uma carga resistiva. Determine: aÆ corrente direta do diodo [IF]; b] tensão reversa repetitiva máxima do diodo [VRRM]

20] Um retificador de onda completa com CT aplica uma tensão de 25Vp a uma carga resistiva. Determine:

aÆ corrente direta do diodo [IF]; b] tensão reversa repetitiva máxima do diodo [VRRM]

21] Um retificador de onda completa em ponte aplica uma tensão de 25Vp a uma carga resistiva. Determine:

aÆ corrente direta do diodo [IF]; b] tensão reversa repetitiva máxima do diodo [VRRM]

2] Um transformador abaixador com tensão no secundário de 12 V está alimentando um retificador de meia onda com carga resistiva de 100 Ω. Determine:

a) Tensão média na carga; b) Corrente média na carga; c) Tensão de pico inversa aplicada ao diodo;

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ELIÉSIO 18 d) Especificações do diodo retificador; e) Forma de onda de tensão e corrente na carga; f) Forma de onda de tensão e de corrente no diodo; g) Faça a representação esquemática do circuito.

23] Um transformador abaixador de tensão, com derivação central, possui uma tensão total no secundário de 12 volts e está alimentando um retificador de onda completa com uma carga de 100 Ω. Determine:

a) Tensão média na carga; b) Corrente média na carga; c) Tensão de pico inversa aplicada aos diodos; d) Especificações dos diodos retificadores; e) Forma de onda de tensão e corrente na carga; f) Forma de onda de tensão e de corrente nos diodos; g) Faça a representação esquemática do circuito.

24] Um transformador abaixador de tensão com tensão no secundário de 12 volts está alimentando um retificador em ponte com uma carga de 100 Ω. Determine:

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ELIÉSIO 19 a) Tensão média na carga; b) Corrente média na carga; c) Tensão de pico inversa aplicada aos diodos; d) Especificações dos diodos retificadores; e) Forma de onda de tensão e corrente na carga; f) Forma de onda de tensão e de corrente nos diodos; g) Faça a representação esquemática.

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