03 - Relatorio Circuitos Retificadores

Engenharia de Controle e Automao

Circuitos retificadores de meia onda e onda completa

Lucas Teixeira Alexandre A756HE-5 EA7Q12

Renato Arajo de Paula B030GG-7 EA7P12

Vagner S Teles da Silva A75097-5 EA7Q12

Campinas, UNIP 2014

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Engenharia de Controle e Automao

Circuitos retificadores de meia onda e onda completa

Lucas Teixeira Alexandre A756HE-5 EA7Q12

Renato Arajo de Paula B030GG-7 EA7P12

Vagner S Teles da Silva A75097-5 EA7Q12

Campinas, UNIP 2014

Relatrio tcnico apresentado como requisito parcial para obteno de aprovao na disciplina de Eletrnica Aplicada, no Curso de Engenharia Mecatrnica, na Universidade Paulista UNIP.

Prof. Lus Lamas

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RESUMO

Este experimento teve como intuito verificar o comportamento dos componentes eletrnicos chamados diodos e como se utiliza um osciloscpio para verificar o tipo de onda formada no circuito retificador. Ele foi realizado no dia 07/03/2014, nas bancadas do laboratrio de Eletrnica, com a superviso do professor Lus Lamas. Foram realizadas as medies do valor da tenso de pico a pico, a tenso mdia e a frequncia. Com esses resultados, pde-se ver o comportamento de tais componentes nos circuitos de meia onda e onda completa.

Palavras-chave: Diodos, eletrnica, associao de circuito, meia onda.

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Sumrio

1.0. INTRODUO .............................................................................. 5

2.0. FUNDAMENTAO TERICA .......................................................... 6

2.1. TRANSFORMADORES ................................................................... 6

2.2. CIRCUITOS RETIFICADORES .......................................................... 7

2.3. RETIFICADOR DE MEIA ONDA ......................................................... 7

2.4. RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA EM PONTE ................................. 8

3.0. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL................................................... 10

3.1. MEIA ONDA ................................................................................ 10

3.2. ONDA COMPLETA ....................................................................... 10

4.0. DISCUSSO E RESULTADOS ......................................................... 11

4.1. CIRCUITO RETIFICADOR DE MEIA ONDA ......................................... 12

4.2. CIRCUITO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA ................................. 13

5.0. CONCLUSO E DISCUSSO .......................................................... 15

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ......................................................... 16

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1.0. INTRODUO

Neste artigo abordaremos o funcionamento de transformadores, conceitos bsicos para clculos de tenso, retificadores de meia onda e de onda completa utilizando diodos, tambm demostraremos a construo do circuito eletrnico e o estudo do comportamento destes componentes atravs das ondas senoidais geradas pela tenso antes e aps a retificao em carga.

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2.0. FUNDAMENTAO TERICA

2.1. TRANSFORMADORES

Transformadores funcionam a partir da induo eletromagntica, a tenso alternada entra no enrolamento primrio produzindo um fluxo magntico varivel que corta as espira do enrolamento secundrio, com isso surge fora eletro motriz induzida no segundo enrolamento.

Figura 1: Transformadores

Fonte: Prof. Vincius Secchin de Melo

Transformadores possuem o papel de transferir potncia da bobina primria para a secundria, com isto diz-se que a potncia e igual no secundrio, ento:

P1=P2

Simplificando-se:

Por fim pode-se relacionar o nmero de espiras do enrolamento primrio e do secundrio que esto relao entre as tenses no primrio e secundrio.

Onde N1 o nmero de espiras do enrolamento primrio e N2 do secundrio.

Para determinar se um transformador abaixador ou elevador, calcule N1/N2, se o resultado for menor do que 1 ser abaixador, pois V2V1.

TeresinhaRiscadoespiras

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TeresinhaRiscadotem

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2.2. CIRCUITOS RETIFICADORES

O principal objetivo de um circuito retificador obter uma tenso continua atravs de uma tenso ou sinal senoidal, simplificando-se transforma tenso AC em tenso DC.

Basicamente existem dois tipos de retificadores: Retificador de meia onda e retificador de onda completa.

Figura 1: diagrama em blocos de um circuito retificador bsico


2.3. RETIFICADOR DE MEIA ONDA

Circuitos retificadores de meia onda tm como objetivo conduzir a corrente apenas em um sentindo, eles possuem apenas um diodo polarizado diretamente que conduz apenas em um semi-ciclo da corrente.

A figura 2 possui um transformador que pode ser abaixador ou elevador e em seguida temos um diodo retificador no qual a tenso entra alternada e sai contnua com tenso pulsante e intervalos entre os semi-ciclos.

Figura 2: Circuito retificador


TeresinhaRiscadocontnua

TeresinhaRiscado

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Abaixo se tem um grfico que mostra a variao da corrente e tenso aps passar pelo circuito retificador, nota-se que na rea pontilhada no temos tenso nem corrente e tenso.

Figura 3: Variao de corrente e tenso


2.4. RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA EM PONTE

Um circuito retificador disposto em ponte possui quatro diodos retificadores conectados entre si, conforme a figura 4.

De maneira resumida, pode-se explicar o funcionamento do circuito em ponte, conforme imagem percebe-se que o caminho de conduo e marcado pelas setas pontilhadas. Ocorre atravs do ponto B, passa pelo diodo D3, depois para carga RL em seguida para o D4 e depois para o ponto positivo no secundrio do transformador. O diodo D1 e D2 esto cortados, pois o diodo D1 est com tenso negativa sobre seu anodo e o D2 est com tenso positiva no seu catodo.

A grande vantagem de um circuito retificador de onda completa em ponte que no necessrio o uso de transformador, neste caso dever ser usado apenas se a tenso alternada precisar ser elevada ou abaixada.

Figura 4: Circuito retificador em ponte

Fonte: http://eletronicos.etc.br/o-que-e-um-retificador-de-ponte

Na figura 5 tm-se as formas de ondas para corrente e tenso em um circuito retificador de onda completa polarizada diretamente.

TeresinhaRiscado

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Figura 5: Forma de ondas para corrente e tenso.


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3.0. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1. MEIA ONDA

Primeiro monta-se o circuito no protoboard (equipamento utilizado para testar

circuitos), colocando, em srie, um diodo e o resistor de 1k Ligue os fios na fonte geradora com transformador (equipamento utilizado para gerar tenso e corrente alternada e com o transformador reduzir para at 44 V, para se energizar o circuito), ligue a fonte.

Aps isso, coloque as pontas de prova do osciloscpio (equipamento utilizado para verificar o tipo de onda no circuito ou em um componente, a fim de medir a tenso de pico a pico Vpp, a tenso mdia entre outras grandezas.), utilizando dois canais, um canal no circuito todo e o outro no resistor, para se medir as grandezas eltricas solicitadas pelo professor e verificar o tipo de onda presente no circuito. Com o multmetro (equipamento utilizado para medir grandezas eltricas) na escala de tenso alternada de 20 V, e coloque as pontas do aparelho em paralelo com os fios de positivo (vermelho) e negativo (preto) saindo da fonte, para se medir a tenso de entrada do circuito e depois o coloque em paralelo com o resistor.

3.2. ONDA COMPLETA

Primeiro monta-se o circuito no protoboard (equipamento utilizado para testar circuitos), colocando, em srie, quatro diodos, formando uma ponte retificadora, e o

resistor de 1k Ligue os fios na fonte geradora com transformador (equipamento utilizado para gerar tenso e corrente alternada e com o transformador reduzir para at 44 V, para se energizar o circuito), ligue a fonte.

Aps isso, coloque as pontas de prova do osciloscpio (equipamento utilizado para verificar o tipo de onda no circuito ou em um componente, a fim de medir a tenso de pico a pico Vpp, a tenso mdia entre outras grandezas.), utilizando dois canais, um canal no circuito todo e o outro no resistor, para se medir as grandezas eltricas requeridas neste artigo e verificar o tipo de onda presente no circuito. Com o multmetro (equipamento utilizado para medir grandezas eltricas) na escala de tenso alternada de 20 V, e coloque as pontas do aparelho em paralelo com os fios de positivo (vermelho) e negativo (preto) saindo da fonte, para se medir a tenso de entrada do circuito e depois o coloque em paralelo com o resistor.

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4.0. DISCUSSO E RESULTADOS

Atravs do osciloscpio conseguimos observar a onda caracterstica de tenso da sada da fonte.

Figura: Ondas em osciloscpio

Fonte: Autores

Na imagem abaixo temos as ondas de tenso aps passar pelo circuito retificador em ponte, percebe-se claramente que ela esta totalmente acima do eixo positivo sem intervalos, sendo assim tenso pulsante com formao de onda completa e corrente contnua.

Figura: Ondas da tenso contnua

Fonte: Autores

TeresinhaRiscadoest

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4.1. CIRCUITO RETIFICADOR DE MEIA ONDA

Agora vamos apresentar os clculos a partir dos dados obtidos com o multmetro apresentados na tabela 1.

Tabela 1: Dados coletados no multmetro.

Circuito Retificador de Meia

TENSO AC DO TRANSFORMADOR 6,8 V

VPP VM f

CH1 8,88 V 2,57 V 60HZ

CH2 2,03 V 1,59 V 60HZ

TENSO NO RESISTOR 5,9 V

TENSO AC NO CH2 6,87 V Fonte: Autores

Como podemos observar a fonte reduziu a tenso de 110V ( tenso residencial) para 6,8 V, com um simples clculo podemos deduzir que este transformador um abaixador 16:1.

Atravs da tenso de sada da fonte podemos calcular a tenso de pico:

VeRMS *

Quando a tenso passa pelo diodo retificador ficamos apenas com meia onda como podemos observar no grfico abaixo.

Grfico: Tenso RMS da fonte e onda retificada pelo diodo.

Fonte: Autores

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No grfico acima se pode observar a tenso VL, que calculada:

VL=Vep - 0,7V

VL=9,61V 0,7V

VL=8,91V

Conforme a tabela 1 obtivemos o valor de tenso mdia como 2,57V, teoricamente podemos obter o valor:

Vcc =

Vcc =

Vcc = 2,83V

Neste mesmo circuito podemos localizar a tenso IL:

IL=

IL=

IL= 2,83mA

4.2. CIRCUITO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA

Agora vamos apresentar os clculos a partir dos dados obtidos com o multmetro apresentados na tabela 2.

Tabela 2: Dados coletados no multmetro

ONDA COMPLETA

TENSO AC DO TRANSFORMADOR 6,8 V

VPP VM f

CH1 8,8V 5,89V 120 HZ

TENSO NO RESISTOR DC 4,85V Fonte: Autores

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A partir da tenso de entrada podemos calcular da mesma forma que calculamos no circuito de meia onda a tenso de pico para o circuito de onda completa.

Grfico: Onda retificada completa

Fonte: Autores

Clculo da tenso VL:

Conforme tabela 2 coletamos o valor da tenso mdia de 5,89V, para ondas completas deve usa-se a formula abaixo que dobro da mesma utilizada em circuitos de meia onda. Teoricamente o valor da tenso mdia:

Por fim a corrente VL:

TeresinhaRiscadofrmula

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5.0. CONCLUSO E DISCUSSO

Tanto a retificao de meia onda quanto a de onda completa apresentam oscilaes positivas, ambas possui tenso pulsante e corrente contnua, porm o circuito de meia onda proporciona intervalo de tempo entre os semi-ciclos devido ausncia do semi-ciclo negativo quando o diodo fica polarizado reversamente.

Na retificao de onda completa o tempo de oscilao diminudo pela metade o que torna o pulso positivo de meio-ciclo mais rpido resultando em uma tenso mais continua.

Tambm observamos que na presena do diodo passamos a ter polarizao da tenso de sada, ou seja, temos polo positivo e negativo.

Existem algumas vantagens pela qual usamos energia eltrica alternada ao invs de continua nas cidades, uma delas o gasto para retificar esta energia, outra o transporte que tambm acaba ficando mais barato quando utilizado corrente alternada j que precisamos aumentar esta tenso para transportar em uma corrente mais baixa possibilitando a reduo da seco do condutor.

Tambm podemos aumentar ou diminuir uma tenso de forma fcil quando utilizado corrente alternada com auxilio de um transformador que pode ser abaixador ou elevador e atravs do diferencial de potencial fazemos a transformao da energia.

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

1. Apostila de Eletricidade, Werther Serralheiro, Cefet/SC, Primeira Edio. 2. Johnson, D. E.; Hilburn, J.L.;Johnson, J.R.; "Fundamentos de Anlise de

Circuitos Eltricos"; 4 Edio; Editora LTC; 1994 3. Eletrnica Bsica: Circuitos Retificadores por Prof. Vincius Secchin

de Melo. Disponvel em:

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