Exp. 1 – Retificadores B–1

1. Introdução O experimento de Retificadores, tem como principais objetivos: • desenvolvimento de técnicas de projeto de circuitos retificadores, e comparando as

aproximações feitas, neste projetos, com a prática; • primeiro contato com os equipamentos do laboratório;

2. Projeto (a ser realizado ANTES da aula experimental) OBS1: Veja no Apêndice C as especificações do fabricante para o diodo 1N4001-7. OBS2: Consultando um livro texto, obtenha as expressões analíticas para as tensões eficaz e média nos seguintes casos: a) Retificador senoidal de Meia Onda b) Retificador senoidal de Onda Completa. c) Retificador de onda triangular de Onda Completa. 2.1 Dados para o projeto

Ventrada=125Vef

Transformador: Rprimario=70Ω

Rsecundario=2Ω

Indutor: L=350mH

Rx = 10?

Capacitor 1000µF

Rfio=RF= 0,33Ω e RL=120Ω

Potenciômetro Pmax = 500Ω

IMPORTANTE: Adote em todos os casos Ventrada = 125Vef (e não 110Vef), escalando proporcionalmente a tensão obtida no secundário. 2.2 Para o circuito da figura 1 calcule:

Figura 1: Ensaio de retificador com filtro capacitivo

2.2.1 A resistência total equivalente do secundário (RST);

B–2 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1

RST =

2.2.2 Valor da Tensão CC na Saída; VDC =

2.2.3 Corrente de Surto Máxima nos Diodos; ISURTO =

Exp. 1 – Retificadores B–3

2.2.4 Corrente Média nos Diodos; IM =

2.2.5 Valor Eficaz da Componente Alternada de Saída; VSef =

2.2.6 Corrente de Pico Repetitiva; Ip =

2.2.7 Corrente Eficaz no Diodo;

B–4 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1

Ief =

2.2.8 Desenhe a seguir um esboço da forma de onda da tensão de saída, indicando os valores de tensão calculados acima e a frequência. Desenhe também um esboço da forma de onda da corrente nos diodos, indicando os valores de corrente calculados acima e a frequência.

Exp. 1 – Retificadores B–5

2.3 Para o circuito da figura 2 calcule:

Figura 2: Ensaio de retificador com filtro indutivo a entrada

2.3.1 Valor Eficaz da Componente Alternada de Saída; Vef =

2.3.2 Valor da Tensão CC na Saída; VDC =

2.3.3 Corrente Média na Carga; IM =

2.3.4 Valor Eficaz da Componente Alternada da Corrente na Carga;

B–6 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1

Ief =

2.3.7 Carga mínima (resistência de carga máxima). RLmax =

2.3.8 Anexe a seguir um esboço da forma de onda da tensão de saída, indicando os valores de tensão calculados acima e a frequência. Faça também um esboço da forma de onda da corrente na carga, indicando os valores de corrente calculados acima e a frequência.

Exp. 1 – Retificadores B–7

3. Procedimento Experimental 3.1 Retificador de Meia Onda 3.1.1 Monte um retificador de meia onda (figura 3), conecte o osciloscópio como indicado e imprima as formas de onda da tensão no diodo e da tensão na carga em um mesmo gráfico através do programa PEE54600B. Anexe após esta folha as formas de onda obtidas. Meça através do osciloscópio o valor médio e o valor eficaz da tensão sobre a carga R (clicando sobre o botão Voltage, selecionando o canal do osciloscópio e escolhendo a Opção Vavg para o valor médio e Vrms para o valor eficaz).

Vef (V) ( Vrms) Vmed (V) (Vavg) Canal Teórico Experim. Teórico Experim.

X tensão sobre o Diodo

Y tensão sobre a carga

Figura 3: Retificador de meia onda

3.1.2 Explique porque o terra do osciloscópio foi inserido como indicado na figura 3.

B–8 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1

3.2 Retificador de Onda Completa 3.2.1 Monte um retificador de onda completa em ponte (figura 4). Conecte o terminal de terra do osciloscópio no ponto "D" e imprima as formas de onda (em um mesmo gráfico) medidas sobre os diodos, pontos "B" e "C". Imprima também a forma de onda medida sobre a carga, ponto "A", sincronizada com a ponto B (em um mesmo gráfico). Anexe as formas de onda. 3.2.2 Meça como descrito no item 3.1.1 o valor médio e o valor eficaz da tensão sobre a carga RC.

Figura 4: Retificador de onda completa.

Vef (V) ( Vrms) Vmed (V) (Vavg) Teórico Experim. Teórico Experim.

3.3 Ensaios com o Retificador de Onda Completa com Filtro Capacitivo

Figura 5: Ensaio de retificador com filtro capacitivo

Exp. 1 – Retificadores B–9

3.3.1 Meça o valor dos resistores e em seguida monte o circuito da figura 5 tendo a precaução de ligar o capacitor eletrolítico com a polaridade correta. Os terminais do indutor devem ser curto-circuitados. O reostato deve ser colocado na posição de mínimo (resistência nula).

RF (Ω)

RC (Ω)

3.3.2 Com o transformador em vazio (secundário desligado) meça o valor eficaz da tensão eg(t) do secundário com o multímetro da bancada e em seguida conecte o circuito e meça a nova tensão eficaz eg(t). Comente.

Tensão do Trafo (eg) Vef (V)

Em vazio

Com carga

3.3.3 Com o osciloscópio, determine a tensão máxima sobre RF ( selecione o botão Voltage, opção Vmáx). Imprima a forma de onda. Qual o valor da corrente de pico observada? Compare este valor com o projetado (item 2.2.6) e com o valor máximo especificado no manual do fabricante do diodo.

IF (pico)

Projetado

Experimental

Imax (manual)

B–10 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1

3.3.4 Meça a tensão contínua com o multímetro e meça o Vef da componente alternada na saída com os osciloscópio e com o multímetro. Compare os valores entre si e com os valores teóricos esperados. OBS: Para se medir a tensão alternada, coloque o osciloscopio na opção AC, selecione o botão voltage, opção Vrms.

Vmed (V) Vef (V)

Projetado

(Item 2.2.2)

Multímetro Projetado

(Item 2.2.5)

Multímetro Osciloscópio

3.3.5 Coloque o multímetro de mão na escala de corrente em série com a carga (potenciômetro acrescido de 120Ω) e o multímetro da bancada para medir VsaídaDC (VDC) como pode ser visto na figura 6 e levante a curva de regulação, isto é, a curva da tensão na saída (VDC) pela corrente de saída (IS), variando o potenciômetro. Meça também para cada ponto do levantamento a tensão alternada de saída (pico a pico, medida com o osciloscópio selecionando Voltage, opção Vpp, com a forma de onda em AC). Imprima a forma de onda da tensão alternada de saída e determine o fator de ondulação (R) onde R = (Vef/VDC)× 100% para Rcarga = 120Ω (pior caso).

Figura 6: Ensaio de retificador com filtro capacitivo

Exp. 1 – Retificadores B–11

RTOTAL = R+120Ω

VDC

(multímetro da bancada)

IS

(multímetro de mão)

Vpp

(osciloscópio)

Vef

)32/(Vpp

120

200

250

300

350

400

450

500

R (para Rcarga = 120Ω) = (Vef/VDC)× 100% =

B–12 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1

3.4 Ensaios com o Retificador de Onda Completa com Filtro Indutor

Figura 7: Ensaio de retificador com filtro indutivo a entrada

3.4.1 Antes de montar o circuito da Figura 7, meça o valor da resistência do indutor com o multímetro da bancada.

Rx com ohmímetro

3.4.2 Monte o circuito da figura 7, com o indutor. Siga os procedimentos abaixo: 3.4.3 Com o potenciômetro no mínimo, meça a tensão contínua na saída com o multímetro da bancada, anote o Vef da tensão alternada (com o osciloscópio) e compare com os valores teóricos esperados.

Vméd (V) Vef (V)

Projetado

(item 2.3.2)

Experim. Projetado

(item 2.3.1)

Experim.

Exp. 1 – Retificadores B–13

3.4.4 Levante a curva da tensão na saída (VDC) pela corrente de saída (IS) (curva de regulação) variando o potenciômetro. Meça também a tensão alternada de saída pico a pico (no osciloscópio selecione Voltage, opção Vpp, com a forma de onda em AC) em cada ponto da tabela abaixo. Imprima a forma de onda da tensão alternada de saída e determine o fator de ondulação (R) onde R = (Vef/VDC)× 100% para Rcarga = 120Ω (pior caso).

RTOTAL = R+120Ω

VDC

(multímetro da bancada)

IS

(multímetro de mão)

Vpp

(osciloscópio)

Vef

Vpp / (2. 2)

120

200

250

300

350

400

450

500

R (para Rcarga = 120Ω) = (Vef/VDC)× 100% =

B–14 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1

4. Conclusões

B–15 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1 – Curvas de Schade

B–16 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1 – Curvas de Schade

Curvas de Schade – Exp. 1 – Retificadores B–17

B–19 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1 – Curvas de Schade