PROCEDIMENTO PRATICO

Primeiramente foi verificada a bancada e separado os equipamentos a serem

utilizados na prática com base nos objetivos da aula fornecidas ao grupo, nessa prática

foram utilizados:

Protoboard

Resistor de 1kΩ

Diodo 1N4007

Multímetro de bancada

Osciloscópio

Fonte AC

Transformador 127/12V

Após preparar os equipamentos e ligar a bancada foram testados os diodos a fim de

descobrir se os mesmos estavam em condições de uso, onde foi constatado que estavam

normais. Foi então montado o circuito retificador de meia onda com filtro no protoboard,

utilizando um diodo, um capacitor e um resistor ligado em um transformador para diminuir a

tensão de 127V para 12V.

Figura 1 - Circuito retificador de meia onda com filtro;

Primeiro foi ligado ao circuito o capacitor de 47uF, então foi utilizado o osciloscópio

para observar o fenômeno da filtragem da onda já retificada.

Figura 2 - Formato onda retificador meia onda com filtro de 47uF;

E medido seu valor de tensão true RMS com o auxilio do multímetro de

bancada

Figura 3 - True RMS retificador de meia onda com filtro de 47uF;

Esse procedimento de medição da onda e do true RMS foi repetido para os

capacitores de 100uF e 470uF, obtendo assim os resultados abaixos.

Para capacitor de 100uF pudermos observar:

Figura 4 - Formato de onda e True RMS retificador de meia onda com filtro de 100uF

Para capacitor de 470uF pudermos observar:

Figura 5 - Formato de onda e True RMS retificador de meia onda com filtro de 470uF

Realizado as medições para o circuito retificador de meia onda com filtro, foi

então desmontado o esse circuito para a montagem do circuito retificador de onda

completa com filtro, para o mesmo foi separado 4 capacitores anteriormente

testados.

Durante a montagem do circuito com o capacitor de 47uF foi cometido uma

falha ao se montar o capacitor com os polos invertidos no protoboard, a onda

observada não era a desejada, então foi desligado o circuito da energia e com o

auxilio do professor foi descoberto o problema do polo invertido, nesse ponto o

capacitor já havia esquentado muito, portanto foi medido com auxilio do multímetro

de bancada se o mesmo ainda apresenta 47uF, como capacitores podem ter uma

variação de ate 40% ele ainda pode ser utilizado no experimento já que a medição

ficou em torno de 39uF.

Figura 6 - Circuito retificador de onda completa com filtro capacitivo.

Corrigido o erro, assim como foi feito para o circuito de meia onda com filtro,

observamos a forma de onda e medimos o True RMS para os capacitores de 47uF,

100uF e 470uF respectivamente obtendo assim os seguintes resultados:

Figura 7 - Formato de onda e True RMS retificador de onda completa com filtro de 47uF

Figura 8 - Formato de onda e True RMS retificador de onda completa com filtro de 100uF

Figura 9 - Formato de onda e True RMS retificador de onda completa com filtro de 470uF

Após fazer todas as medições, foi desmonstado o circuito e organizado a

bancada, então foi construído esses mesmos circuitos com auxílio do simulador

PSIM, a fim de comparar com os resultados obtidos na pratico, as figuras abaixos

mostram os resultados das simulações.

Figura 10 - Circuito retificador de meia onda filtrado, simulação.

Figura 11 - Circuito retificador de meia onda filtrado, 47uF simulação da onda

Figura 12 - Circuito retificador de meia onda filtrado, 100uF simulação da onda

Figura 13 - Circuito retificador de meia onda filtrado, 470uF simulação da onda

Figura 14 - Circuito retificador de onda completa filtrado, simulação

Figura 15 - Circuito retificador de onda completa filtrado, 47uF simulação da onda

Figura 16 - Circuito retificador de onda completa filtrado, 100uF simulação da onda

Figura 17 - Circuito retificador de onda completa filtrado, 470uF simulação da onda

ANALISE DE DADOS

Após coletado os dados, foi montada uma tabela como pedido no guia da

prática para comparação do circuito sem filtro teórico com o circuito com filtro na

prática, o circuito sem filtro já foi anteriormente estudado em um relatório anterior.

Nessa tabela foram colocados os valores de tensão média, tensão eficaz e

ripple para os 2 circuitos estudados nessa pratica.

  Valor médio - Vm Valor eficaz - Vef Ripple  Sem filtro Com filtro Sem filtro Com filtro Com filtro

Cap. Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido47 uF 7,639V 19,9V 12V 19,92V 4,25V 6,8V100 uF 7,639V 21,5V 12V 21,4V 2V 3,6V470 uF 7,639V 22,2V 12V 22,09V 0,425V 1,2V

Tabela 1 - Valores para o retificador de meia onda com filtro.

Nessa primeira tabela podemos observar a grande diferença entre um circuito

com filtro em relação a um sem filtro, como o capacitor armazena carga durante o

periodo de crescente da onda, a tensão média do circuito sobe para patamares

muito mais elevados como pode ser observado na figura 11, e descarrega conforme

a onda tem comportamento decrescente. Em relação a tensão eficaz ela tendeu a

estabilizar em 22V conforme aumentava o valor do capacitor, já que com valores

mais altos de capacitância mais energia fica armazenada linearizando mais a curva

da tensão no gráfico.

O ripple um fator importante para circuitos filtrados obteve uma diferença

razoável do medido para o teórico, foram elas 37,5%, 44,4% e 64,58% para os

capacitores de 47uF, 100uF e 470uF respectivamente. Essa diferença se deve

provavelmente a queda de tensão do diodo e ao aquecimento dos componentes do

circuito.

  Valor médio - Vm Valor eficaz - Vef Ripple  Sem filtro Com filtro Sem filtro Com filtro Com filtro

Cap. Calculado Medido Calculado MedidoCalculad

o Medido47 uF 15,279V 20,9V 16,98V 20,39V 2,13V 3,2V100 uF 15,279V 21,5V 16,98V 21V 1V 2V470 uF 15,279V 21,5V 16,98V 21,17V 0,213V 0,8V

Tabela 2 - Valores para o retificador de onda completa com filtro.

Para o circuito retificador de onda completa filtrado, as diferenças entre os

valores de ripple se acentuam mais entre o teórico e o medido, 33,44%, 50% e

73,37% para os capacitores de 47uF, 100uF e 470uF respectivamente.

O valor eficaz para esse tipo de circuito possui um cálculo não trivial, é

necessário a realização da integral da onda no seu período aproximando o

carregamento do capacitor em uma reta para facilitar o cálculo, formando uma

geometria como um dente de serra, da seguinte forma.

Representação do ripple com aproximação por retas.

E então integrar a área sobre a curva, obtendo a tensão eficaz do circuito.

Conclusão

Após a analise dos dados ficou clara a utilização do capacitor para a filtragem

do sinal senoidal, um circuito retificado e filtrado se aproxima muito de uma corrente

continua, com isso obtemos atráves de uma entrada em corrente alternada de alta

variação na tensão uma saída com um sinal praticamente constante, e quanto mais

retificado e filtrado mais o ripple que é a variação entre máximo e mínimo tende a 0

que seria o ideal.

No retificador de onda completa o ripple é visivelmente menor do que o de

meia onda, isso é devido ao fato de que no circuito de meia onda o capacito só

carrega nos sinais positivos de tensão já que nos negativos a tensão é 0V constante,

o que já não ocorre no circuito retificador de onda completa que por inverter a curva

do sinal negativo o capacitor recarrega mais vez num mesmo período tendo uma

queda menos na descarga e portanto um riplle menor.

O circuito não filtrado possui uma variação maior na tensão do que o circuito

não filtrado, isso pode ser observado tanto nas simulações feitas como nos valores

obtidos na pratica e no osciloscópio.

Com isso podemos afirmar que a filtragem é definitivamente um método muito

eficaz na transformação de conrrente alternada em corrente continua, e somado a

retificação da onda com diodo se torna mais eficiente ainda, na utilização prática é

aconselhável dimensionar o circuito de modo a obter a variação de tensão

necessário ao uso do projetista, quanto maior for o valor do capacitor menor será

seu ripple.