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Análise e Pesquisa de Defeitos em uma Fonte Retificadora SEST – Serviço Social do Transporte SENAT – Serviço Nacional de Aprendizagem do Transporte ead.sestsenat.org.br CDU 621.3 38 p. :il. – (EaD) Curso on-line – Análise e pesquisa de Defeitos em uma Fonte Retificadora – Brasília: SEST/SENAT, 2017. 1. Engenharia elétrica. 2. Eletricidade - equipamento. I. Serviço Social do Transporte. II. Serviço Nacional de Aprendizagem do Transporte. III. Título. 3 Sumário Apresentação 4 Unidade 1 | Método de Análise e Pesquisa de Defeitos em Circuitos Eletrônicos 5 1 Introdução 6 1.1 Introdução à Análise e à Pesquisa de Defeitos 6 1.2 Método de Análise e Pesquisa de Defeitos em Circuitos Eletrônicos 11 Glossário 17 Atividades 18 Referências 19 Unidade 2 | Análise e Pesquisa de Defeitos em uma Fonte Retificadora 20 1 Introdução 21 1.1 Análise de Defeito em Divisor de Tensão 21 1.2 Análise e Pesquisa de Defeito em uma Fonte Retificadora de Tensão Regulada 24 Glossário 34 Atividades 35 Referências 36 Gabarito 37 4 Apresentação Prezado(a) aluno(a), Seja bem-vindo(a) ao curso Análise e Pesquisa de Defeitos em uma Fonte Retificadora! Neste curso, você encontrará conceitos, situações extraídas do cotidiano e, ao final de cada unidade, atividades para a fixação do conteúdo. No decorrer dos seus estudos, você verá ícones que têm a finalidade de orientar seus estudos, estruturar o texto e ajudar na compreensão do conteúdo. Este curso possui carga horária total de 10 horas e foi organizado em 2 unidades, conforme a tabela a seguir. Fique atento! Para concluir o curso, você precisa: a) navegar por todos os conteúdos e realizar todas as atividades previstas nas “Aulas Interativas”; b) responder à “Avaliação final” e obter nota mínima igual ou superior a 60; c) responder à “Avaliação de Reação”; e d) acessar o “Ambiente do Aluno” e emitir o seu certificado. Este curso é autoinstrucional, ou seja, sem acompanhamento de tutor. Em caso de dúvidas, entre em contato através do e-mail suporteead@sestsenat.org.br. Bons estudos! Unidades Carga Horária Unidade 1 | Método de Análise e Pesquisa de Defeitos em Circuitos Eletrônicos 4h Unidade 2 | Análise e Pesquisa de Defeitos em uma Fonte Retificadora 6h 5 UNIDADE 1 | MÉTODO DE ANÁLISE E PESQUISA DE DEFEITOS EM CIRCUITOS ELETRÔNICOS 6 Unidade 1 | Método de Análise e Pesquisa de Defeitos em Circuitos Eletrônicos 1 Introdução O processo de manutenção corretiva de um dispositivo eletrônico contém duas fases: a análise das causas do defeito e, posteriormente, a pesquisa para detectar fisicamente o causador do defeito. A análise do defeito em um circuito eletrônico consiste na comparação do comportamento atual de um equipamento defeituoso com o esperado, ou seja, é uma análise baseada na comparação dos valores das grandezas elétricas medidas no equipamento com defeito (tensão, corrente, resistência, etc.) com os valores esperados em um equipamento em bom estado. Em síntese, é a interpretação do que se está comparando. Enquanto isso, a pesquisa de determinado defeito é a procura propriamente dita da falha na máquina diagnosticada. Para tanto, são utilizados instrumentos de medição, ferramentas adequadas para sua abertura e, dependendo da complexidade, o manual de serviço e o esquema elétrico. 1.1 Introdução à Análise e à Pesquisa de Defeitos O processo de análise de defeitos é um momento de diagnóstico do circuito que exige um alto conhecimento teórico em eletrônica. Portanto, antes de iniciá-lo, é necessário responder a alguns questionamentos, como, por exemplo: • por que a tensão está alterada? • o que pode ter causado a alteração na tensão? • quem controla o estágio defeituoso? 7 No procedimento de manutenção de um equipamento, a análise e a pesquisa se confundem. Isso ocorre quando um técnico qualificado está atuando junto ao dispositivo. Enquanto são efetuadas as medições, ele deve: • analisar os dados coletados; • fazer correlações com outras medidas; • determinar se outros estágios estão afetando os parâmetros elétricos do estágio sob pesquisa; • investigar o histórico da máquina. Não é raro encontrar profissionais que são bons analistas e, em razão disso, são considerados técnicos mais teóricos do que práticos. Por outro lado, há aqueles que são ótimos pesquisadores e estritamente práticos. Estes se valem das próprias experiências e possuem grande habilidade psicomotora. e Para fazer a manutenção de um dispositivo, além de ser um bom analista e/ou pesquisador de defeitos, é necessário acrescentar um método. Um método de análise e pesquisa de defeitos consiste em uma sequência de procedimentos utilizados pelo técnico na determinação do causador do mau funcionamento de um equipamento. Por intermédio disso, ele busca os meios de correção necessários a fazê-lo voltar a funcionar corretamente. h Em resumo, sem o correto emprego desse método, o técnico responsável desperdiça muito tempo e trabalho efetuando medições desnecessárias. A manutenção em dispositivos eletrônicos necessita de alguns pré-requisitos importantes, como os apresentados a seguir. a) Conhecer o circuito ou dispositivo – circuitos básicos como divisores de tensão, ceifadores, osciladores, fontes retificadoras, etc. são abordados nos cursos técnicos e fazem parte das bibliografias de eletrônica e muitos compõem a 8 maioria dos dispositivos. Os mais complexos exigem que o técnico faça um curso específico a fim de saber a respeito dos blocos de circuito que compõem o seu sistema. b) Ter acesso a máquinas de medição e ferramentas – exceto em casos especiais nos quais, em uma inspeção visual, fica clara a falha de um capacitor. Sem os instrumentos de medição corretos, o técnico não consegue efetuar a manutenção. Por exemplo: multímetro e osciloscópio são ferramentas básicas para qualquer técnico. No entanto, máquinas mais complexas exigem outros instrumentos mais específicos, como um analisador de espectros. Além de instrumentos de medida, ferramentas como chaves de fenda, alicates de corte, de bico, estações de solda são imprescindíveis. c) Dispor de peças de reposição – detectado o componente causador do mau funcionamento do circuito ou equipamento, é necessário ter uma peça sobressalente. Desse modo, é notória a importância de o técnico ter um estoque de componentes, em especial daqueles que, historicamente, apresentam mais defeitos. Na prática, isso nem sempre é possível, ainda mais se a peça não for simples como o capacitor, o resistor ou o diodo; há componentes muito específicos e com alto preço de custo, dificultando a criação de um estoque. Nesse caso, o técnico terá de aguardar a aquisição do item. Os procedimentos de manutenção são divididos em três níveis a seguir expostos. a) Manutenção de sistema – sistema é compreendido como o conjunto de dispositivos, interligados entre si para um objetivo comum. A título de exemplo, o sistema de radiocomunicação de uma aeronave é composto de antena (Figura 1), receptor de VHF (Figura 2), painel seletor de frequências (Figura 3), microfone e fones de ouvido. Se um desses conjuntos apresentar pane, por exemplo, o microfone, simplesmente é feita a substituição por outro. Figura 1: Antena de VHF 9 Figura 2: Receptor de VHF Figura 3: Painel de seleção de frequências do sistema de radiocomunicação VHF b) Manutenção de estágio – estágio é a divisão de um dispositivo em blocos. No sistema de radiocomunicação da aeronave, o receptor de VHF possui os blocos alimentação, amplificador de rádio frequência (RF), detector, amplificador de áudio, etc. A Figura 4 mostra um diagrama-bloco de um receptor conhecido como super-heteródino, muito utilizado nos sistemas de comunicação e telecomunicação. É possível identificar os blocos que formam o receptor com o intuito de identificar o inter-relacionamento entre eles. Figura 4: Diagrama-bloco de um receptor super-heteródino Em diversos equipamentos, esses blocos são circuitos muito bem definidos. Eles costumam ser separados e isolados a fim de executar a manutenção de estágios, como demonstrado na Figura 5. VOL DUAL EC RCL MEM OFF COMM PUSH TEST 118.00 136.975 Amp. de RF Amp. de áudio Amp. de FI Misturador Oscilador local BFO CAG Demodulador 10 Figura 5: Bloco destacado para execução de manutenção Há a possibilidade de realizar a substituição de blocos inteiros em algumas máquinas, pelo fato de serem formados por cartões de circuito que são removidos e substituídos facilmente, como ilustrado na Figura 6. Figura 6: Cartão de circuito destacável c) Manutenção de componente – este é o nível de manutenção que requer um conhecimento bem aprofundado da teoria e da prática de eletrônica. Uma vez detectado o conjunto defeituoso no sistema, assim como o estágio responsável pelo mau funcionamento, fica sob o encargo do técnico a resolução do problema. 11 1.2 Método de Análise e Pesquisa de Defeitos em Circuitos Eletrônicos A seguir, serão descritos os procedimentos com vistas a detectar facilmente o componente defeituoso. a) Realizar a inspeção visual quando o equipamento estiver em mãos – ela permite averiguar o estado físico de todos os componentes, tais quais fios partidos, capacitores estufados, resistores queimados, soldas frias, etc. Não é raro que o processo de detecção do defeito encerre exatamente na inspeção visual. Alguns exemplos são observados nas Figuras 7, 8 e 9. Figura 7: Capacitor estufado em uma placa de circuito Figura 8: Resistor queimado Figura 9: Transistor danificado 12 b) Ligar o equipamento para efetuar as primeiras medições – este procedimento tem de ser aplicado se, na inspeção visual, não forem verificadas anormalidades ou, então, se, depois de detectar visualmente alguma falha, esta não for o motivo primário para o mau funcionamento do dispositivo. Esta etapa requer bastante cuidado, uma vez que algum setor do circuito pode estar com sobreaquecimento. Assim, é imprescindível efetuar medidas com o equipamento desligado. Normalmente, sobreaquecimentos revelam curto- circuito no estágio. c) Examinar o esquema elétrico de equipamentos e circuitos mais complexos que se constitui de um mapa dos componentes. O esquema apresenta alguns pontos que mostram um valor específico de tensão. De posse de um voltímetro, é necessário medir em um determinado ponto e verificar se é encontrada a tensão indicada no esquema. Se sim, é recomendável excluí-la do setor. Na Figura 10, é possível identificar o esquema elétrico de um receptor super-heteródino. São evidenciados, com a cor vermelha e a azul, valores inseridos dentro de um quadrado e de uma elipse que indicam, respectivamente, tensão corrente direta, em inglês, direct current (DC), e corrente alternada de pico-a-pico, em inglês, alternative current peak-to-peak (AC), apontadas pela seta. Existem vários pontos com a indicação de tensão esperada na qual o técnico, munido de um voltímetro e um osciloscópio, poderá averiguar se a tensão medida corresponde ao valor indicado no esquema. 13 Figura 10: Esquema elétrico d) Proceder a uma análise baseada nos conhecimentos adquiridos do estudo teórico, na falta do esquema elétrico em circuitos menos complexos. Por exemplo: se um transistor é polarizado, é importante saber quais suas condições de corte e saturação. Assim, é possível determinar sua circunstância de funcionamento atual e comparar com a esperada. e) Verificar se o bloco está recebendo a tensão da fonte necessária ao seu correto funcionamento. Na Figura 11, o circuito amortecedor, em inglês, buffer, está destacado com a cor vermelha. Ele faz parte do circuito oscilador alimentado com uma tensão de +8 V regulada, destacada em azul. 2.3 4.2 4.2 1.7 2 2 56k 1 1.3 470 10k U4 50 P 1 1.7 1.4 470 470 8 47 S.M. 47 S.M. 100 S.M. 470 0.001 500 P 500 P RFC3 051 13V 1,5k J3 + + - 01 Q3 2N2222A Q2 MPF102 100 BUFFER 0.001 +8V 100 .01 L3 330µH 50µH IN REG.OUT END20V 0.1 +8V REG. Y2 3299.8 kMz RFC4 330µH 2.2k 15k 1M 1.5k 15 150 0.1 Q.1BFO 1-F GAIN MAX. Q1 2N2222A 1.5 6.5 1.5 6 5 1k 14 Figura 11: Circuito buffer f) Determinar qual setor do circuito está apresentando a pane – após algumas medidas de tensão e verificação do estado de funcionamento de alguns componentes em vários pontos do circuito, é possível continuar com esse procedimento, que se denomina setorização. A Figura 12 destaca o amplificador de frequência intermediária, em inglês, intermediary frequency amplifier (IF), no circuito exemplificado. 2.3 2 2 56k 1 1.3 470 10k 50 P 1 8 47 S.M. 47 S.M. 500 P 500 P RFC3 01 Q3 2N2222A Q2 MPF102 100 BUFFER 0.001 +8V 100 .01 L3 330µH 15 Figura 12: Amplificador de frequência intermediária g) Remover o componente defeituoso com o equipamento desligado e realizar a substituição por outro igual ou com as mesmas características – no exemplo citado, somente outro CI MC1350P pode ser colocado no lugar. Figura 13: Circuito integrado MC1350P h Se um resistor, capacitor, transistor ou diodo está na iminência de apresentar defeitos, precisa ser imediatamente retirado do circuito. Depois disso, uma medição individual será realizada com a utilização de um ohmímetro. Após a substituição por outro de igual característica, é o momento de seguir para a última etapa: testar o equipamento, ligando-o novamente, a fim de verificar se ele volta a funcionar. Se ainda apresentar o defeito ou, o que é mais provável, manifestar um defeito secundário, o processo precisa ser repetido. 3,5 3,5 10,5 C4 600 I - F AMPLIFIER 100 4 6 3 7 2 5 1 8 U2 MC1350PRFC1 1mH 0.01 10,5 16 e O método apresentado é ajustado de acordo com as necessidades da operação, a experiência pessoal, o histórico de defeitos do mesmo dispositivo e as trocas de experiência com outros técnicos, suprimindo ou acrescentando procedimentos, de modo a fazer com que a manutenção seja a mais eficiente possível e em um curto prazo de tempo. Resumindo Nesta unidade, viu-se que um método de análise e pesquisa segue o padrão descrito: inspeção visual, ligação do equipamento para verificar o seu estado, verificação da alimentação dos blocos, setorização do bloco com defeito por meio das medições, localização do componente com defeito, substituição e teste. Todavia, é possível o técnico adequar esse método às suas necessidades e peculiaridades. Qualquer que seja o meio utilizado, ele pode ser aplicado ao nível de manutenção: sistema, estágio e componente. 17 Glossário Analisador de espectro: instrumento de medida elétrico que permite discriminar sinais de frequências diferentes que compõem um sinal mais complexo, além de determinar a amplitude de cada frequência. Ceifador: circuito que determina um ponto de corte em que, se a tensão de entrada (ou tensão aplicada) estiver acima ou abaixo desse valor, ele será cortado; também chamado de limitador de tensão. Diagrama-bloco: representação gráfica que mostra o inter-relacionamento dos circuitos ou estágios que integram um sistema mais complexo. Esquema elétrico: representação gráfica das ligações de todos os componentes elétricos e eletrônicos de um circuito por meio de símbolos. Manual de serviço: manual que contém as instruções de instalação, operação e outras informações de um equipamento. Oscilador: circuito eletrônico que gera uma tensão alternada com frequência, amplitude e forma de onda definidas de acordo com configurações de projeto. Osciloscópio: instrumento de medida elétrico que permite visualizar a variação da tensão elétrica em função do tempo (forma de onda), além de medir a frequência e a amplitude desta tensão. 18 a 1) Julgue verdadeiro ou falso. Os procedimentos de manutenção são divididos em três níveis. Podemos dizer que o diagrama-bloco facilita o nível de manutenção de estágio e que pode ser definido como a representação gráfica que mostra o inter-relacionamento dos circuitos ou estágios que integram um sistema mais complexo. Verdadeiro ( ) Falso ( ) 2) Julgue verdadeiro ou falso. Entre os procedimentos para análise e pesquisa de defeitos em circuitos eletrônicos é correto afirmar que a inspeção visual por si só nunca será suficiente para encerrar o processo de detecção do defeito, sendo sempre necessário dispor de outros procedimentos e recursos complementares. Verdadeiro ( ) Falso ( ) Atividades 19 Referências BRASIL. Ministério da Defesa. Comando da Aeronáutica – COMAER. Departamento de Aviação Civil – DAC. MCA 58-15: manual do curso mecânico manutenção de aeronaves – aviônicos. Brasília: DAC, 2004. Disponível em: <http://www2.anac.gov.br/habilitacao/ manualCursos.asp>. Acesso em: 5 mar. 2016. BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 8. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004. FRENZEL JR., L. E. Crash course in electronics technology. 2. ed. New York: Newnes, 1996. MALVINO, A. P. Eletrônica. 4. ed. São Paulo: Makron Books, 1995. 20 UNIDADE 2 | ANÁLISE E PESQUISA DE DEFEITOS EM UMA FONTE RETIFICADORA 21 Unidade 2 | Análise e Pesquisa de Defeitos em uma Fonte Retificadora 1 Introdução A análise de defeitos em circuitos exige um conhecimento mais aprofundado da teoria. É necessário pensar não somente na condição de funcionamento normal, como mencionado nas bibliografias, mas também na situação anormal em que um dos elementos do circuito não funciona corretamente. A anormalidade de uma das partes produz consequências gerais em todo o circuito, exigindo que o técnico esteja familiarizado com tal situação. O curto-circuito e o circuito aberto de um componente são as irregularidades mais comuns encontradas pelo técnico, mais do que a alteração de valor de um componente. Todavia, sejam quais forem os tipos de irregularidades, estas causarão alterações características no circuito. Desse modo, cabe ao técnico, munido de conhecimento teórico, experiência profissional, método de análise e pesquisa de defeito, detectar qual componente está causando o mau funcionamento e que tipo de defeito ele apresenta. 1.1 Análise de Defeito em Divisor de Tensão Um divisor de tensão é um circuito formado, basicamente, por dois ou mais resistores ligados em série. Como o nome sugere, o circuito divide a tensão aplicada em valores proporcionais às resistências dos resistores. Por exemplo, no caso de haver três resistores ligados em série, em que: (R1= 2xR2); (R1 = 4xR3) e (R2 = 2xR3), pela regra do divisor de tensão, (V1 = 2xV2); (V1 = 4xV3) e (V2 = 2xV3). 22 Portanto, uma forma de verificar se o divisor está com alguma resistência alterada é analisando as relações de resistência entre dois resistores. Se em um deles indicar um valor de resistência de 2 kΩ, o qual tem o dobro de resistência de outro resistor do divisor, é esperado que sua tensão também seja o dobro da tensão. Um resistor está vulnerável a duas alterações importantes: o curto-circuito e o circuito aberto. A primeira ocorre quando sua resistência reduz a um valor praticamente igual a zero e a segunda quando há uma ruptura do resistor. O circuito ilustrado na Figura 14 é formado por três resistores (R1 = 4 kΩ), (R2 = 1 kΩ) e (R3 = 2 kΩ) alimentados por uma bateria de 42 V. Em condição normal de funcionamento, segundo a regra do divisor de tensão, precisam ser encontrados: (V1 = 24 V), (V2 = 6 V) e (V3 = 12 V). Figura 14: Verificação da tensão de alimentação do divisor Assim, para detectar um curto-circuito, é necessário realizar os seguintes passos: • utilizar um voltímetro para medir as tensões; • inserir o voltímetro em todo o circuito para verificar se o divisor está recebendo os 42 V da bateria; • inserir as ponteiras do voltímetro nos terminais de cada resistor e averiguar os valores indicados. Ao se examinar tais valores de tensão medidos e indicados nas Figuras 15.A, B e C, é possível perceber que a tensão sobre (R2) é de zero volts quando deveria ser de 6 V. (R1) e (R3) ainda recebem tensão e seus valores estão maiores do que o esperado. Isso indica que a tensão de 6 V teria de estar aplicada ao resistor (R2), mas foi distribuída entre (R1) e (R3). A D B R1 R242 V R3 C Voltímetro 23 (V1) é o dobro de (V2), 28 V e 14 V, respectivamente, indicando que (R1) e (R3) não sofreram modificação. Assim, conclui-se que (R2) está em curto-circuito, isto é, está com sua resistência alterada para zero ohm. De acordo com a regra do divisor de tensão, a queda de tensão sobre o resistor é proporcional ao valor de sua resistência. Isso quer dizer que, se a resistência é zero, a tensão também é zero. Duas características importantes desse tipo de defeito são: • aumento das quedas de tensão nos outros resistores; • aumento da corrente no circuito devido à redução da resistência total. A tensão e a corrente são expandidas nos outros resistores. Dessa maneira, a potência máxima deles poderá ser ultrapassada, visto que é a igualdade entre tensão e corrente. O mesmo circuito da Figura 16 também é empregado para exemplificar a detecção de um resistor aberto. Além disso, o voltímetro é usado para efetuar medições e a tensão da bateria aplicada ao divisor é mensurada. Em seguida, as ponteiras do voltímetro são inseridas nos resistores e a tensão sobre eles é medida. Os valores medidos são mostrados nas Figuras 16.A, B e C. R1 R242 V 14 VR3 Figura 15.C: Medição de 14 V em (R3) R1 R242 V 28 V R3 Figura 15.A: Medição de 28 V em (R1) R1 R242 V 0 V R3 Figura 15.B: Medição de 0 V em (R2) R1 R242 V 0 V R3 Figura 16.A: Medição de 0 V em (R1) R1 R242 V 0 V R3 Figura 16.B: Medição de 0 V em (R2) R1 R242 V 42 VR3 Figura 16.C: Medição de 42 V em (R3) 24 Como se observa, a tensão sobre (R1) e (R2) deveria ser de 24 V e 6 V, respectivamente, mas está indicando zero volts nos dois, enquanto a tensão sobre (R3), que precisava ser de 12 V, está indicando os 42 V da bateria. A condição na qual toda a tensão aplicada ao circuito está sobre um resistor indica a abertura deste último. O defeito de resistor aberto tem como característica importante a cessão da corrente no divisor, uma vez que, sendo o divisor um circuito-série, ele todo estará aberto. Em síntese, um resistor em curto-circuito é detectado se a queda de tensão sobre ele for igual a zero. A consequência disso é um aumento da corrente circulante no divisor, assim como um resistor aberto é detectado se toda a tensão aplicada ao circuito estiver entre os seus terminais, ocasionando a interrupção da corrente circulante nele. 1.2 Análise e Pesquisa de Defeito em uma Fonte Retificadora de Tensão Regulada A fonte retificadora de tensão regulada é um circuito bastante comum e utilizado em vários dispositivos. Consiste, portanto, em um conversor de tensão alternada para tensão contínua. Normalmente, é utilizado para converter a tensão senoidal de 110 V/220 V, fornecida pela rede distribuidora de energia elétrica, nas tensões contínuas para os equipamentos que necessitam desse tipo de tensão, a fim de proceder com o correto funcionamento dos circuitos internos. As fontes retificadoras de tensão são basicamente formadas por quatro estágios: a) redução da amplitude do sinal senoidal da rede (entrada) executado por um transformador (Figura 17); Figura 17: Transformador 25 b) retificação do sinal que consiste na eliminação da variação de polaridade, comumente realizada por uma ponte retificadora (Figura 18.A); c) filtragem, que é o processo de transformar o sinal pulsante na saída do retificador em uma tensão (DC) próxima à tensão produzida por uma bateria. Esse processo é realizado por um capacitor eletrolítico (Figura 19); Figura 19: Capacitores de filtro para fontes d) regulagem, um circuito capaz de manter a tensão de saída (DC) da fonte constante apesar das variações da carga ou variações na tensão de pico do sinal senoidal de entrada (Figura 20). Figura 20: CI regulador 7905 Figura 18.A: Símbolo de onda completa em ponte Figura 18.B: Diodos encapsulados 26 Na Figura 21, está ilustrado o diagrama-bloco de uma fonte (AC)/(DC) utilizando circuito retificador. Das alterações encontradas nesse tipo de fonte estão incluídas: • ausência de tensão na saída (tensão no regulador e que alimenta a carga); • tensão de saída abaixo do valor determinado; • tensão de saída acima do valor determinado. Quaisquer dessas alterações revelam que em um dos estágios do circuito há um componente defeituoso. Os instrumentos necessários à verificação do estado de funcionamento dos estágios e componentes do circuito incluem um multímetro e um osciloscópio. Figura 21: Diagrama-bloco de uma fonte retificadora regulada Por questões práticas, ao considerar que a fonte apresenta tensão igual a zero em sua saída, antes de abrir o equipamento para verificar o estado, convém verificar a presença da tensão com valor correto na rede elétrica na qual o equipamento é conectado. Se a tensão da rede estiver correta, o passo seguinte é prosseguir com a verificação da condição do fusível, elemento de proteção contra sobrecargas, do equipamento. Essa verificação é feita por meio da visão (caso o fio interno esteja rompido) ou, se esta não for possível, do emprego de um ohmímetro para averiguar sua continuidade. Tal equipamento precisa indicar resistência zero para o fusível em bom estado e resistência infinita para fusível aberto. Transfor- mador Rede de energia elétrica Retificador Regulador CargaFiltro + - 27 A Figura 22 evidencia um fusível aberto, que precisará ser substituído por um de qualidade e de valor equivalentes. Após isso, o dispositivo é ligado e, caso o fusível abra novamente, a conclusão é de que haverá problema de sobrecarga causado pelo circuito retificador. Figura 22: Fusível aberto A Figura 23.A apresenta um ohmímetro indicando zero ohms e, portanto, um fusível em bom estado. A Figura 23.B mostra um ohmímetro indicando sobrecarga, em inglês, overload (OL), no qual a quantidade de resistência é maior que a capacidade do instrumento e, por conseguinte, um fusível aberto. e O fusível abre quando uma corrente acima da determinada está percorrendo o circuito. Em hipótese alguma é recomendável substituí-lo quando aberto por outro de valor superior ao especificado para o equipamento. Isso porque ele corre o risco de não abrir com a corrente de excesso, queimando o equipamento, além de causar acidentes mais sérios, como um princípio de incêndio, por exemplo. Considerando que ele está em bom estado, é possível verificar a situação do interruptor inserido entre o fusível e o equipamento. Dessa maneira, é importante realizar uma inspeção visual a fim de detectar a presença de solda fria ou fio partido. Caso a inspeção visual seja ineficaz, o procedimento recomendável é a conferência com instrumento. O voltímetro pode ser aplicado na função (AC) para examinar o seu estado. Assim, é necessário conectar uma ponteira (vermelha, por exemplo) no terminal Figura 23.B: Ohmímetro indicando fusível aberto 0.0 Figura 23.A: Ohmímetro indicando fusível em bom estado 28 do interruptor que está conectado à fonte e à outra ponteira no outro fio do cabo de energia. O voltímetro deverá indicar tensão zero volt, quando a chave estiver aberta, e o valor da tensão da rede elétrica (110 V ou 220 V), quando a chave estiver fechada. Essa operação está ilustrada nas Figuras 24.A e 24.B. A chave enunciará indício de pane se a indicação do voltímetro for zero volts quando estiver fechada e aberta. Assim, ela não será capaz de fechar o circuito. Caso contrário, se a indicação do voltímetro for equivalente à tensão da rede quando a chave estiver fechada e aberta, então ela apresentará um curto-circuito. O estado do interruptor será investigado com o auxílio do ohmímetro, desconectando pelo menos um terminal do interruptor do circuito. Com a chave fechada, a indicação do ohmímetro deverá ser zero ohm e, com a chave aberta, apontar resistência infinita. O último elemento a ser testado é o cabo de força antes de averiguar a fonte se a chave estiver em bom estado comprovado pelo ohmímetro. Esse cabo apresenta defeitos, principalmente se o equipamento for portátil e desligado da rede elétrica com frequência. Posto isso, com o auxílio do ohmímetro, é recomendável verificar a continuidade dos dois fios, examinando se, em ambos, a indicação é de zero ohm, além da apresentação de bom estado. Devido ao manuseio inadequado, à má instalação e ao mau acondicionamento, os fios rompidos são os defeitos mais comuns nos cabos de energia. Fonte retificadora 0 I 0.0 Figura 24.B: Indicação do voltímetro quando a chave está aberta 1100 Fonte retificadora 0 I Figura 24.A: Indicação do voltímetro quando a chave está fechada 29 As Figuras 25.A e 25.B mostram o teste de continuidade do cabo de energia do equipamento. Quando o ohmímetro indicar zero ohm, o fio superior estará em bom estado e, quando indicar resistência infinita, o fio inferior estará rompido. Para realizar a análise do circuito eletrônico, fusíveis, interruptores e cabos de força precisam estar em perfeito estado de funcionamento. Inicialmente, considerando o defeito de ausência de tensão na saída da fonte, com o auxílio do voltímetro na função (DC), é necessário examinar se há tensão na entrada do regulador, isto é, no capacitor de filtro, indicando condição de pane. A maioria dos circuitos atuais utiliza CIs reguladores da série 78XX (saída positiva) ou 79XX (saída negativa). Se houver prenúncio de pane, é realizada a substituição do regulador e o problema estará resolvido. Haverá ameaça de curto-circuito do capacitor de filtro caso a tensão na entrada do regulador esteja com zero volt. Em primeira instância, é essencial analisar o estado físico desse instrumento, verificando se ele está estufado ou com aspecto enegrecido, o que comprova o anúncio de uma pane. Todavia, se o seu aspecto físico estiver a contento, o recomendável é desconectar o retificador do capacitor, realizando a separação de ambos e efetuando a medição da tensão na saída do primeiro com o voltímetro na função (DC). Em suma, ao desconectar o retificador do filtro, um valor de tensão correspondente ao valor médio do sinal (DC) pulsante na saída deve ser lido no voltímetro, na ocorrência de curto-circuito do capacitor. Teoricamente a tensão média é dada pela equação: 0.0 Figura 25.A: Fio superior em bom estado Figura 25.B: Fio inferior rompido Emed = 2 VP× π 30 Para retificadores de onda completa utilizando ponte de diodos, (VP) será igual à tensão de pico do secundário menos a queda de tensão nos diodos retificadores durante a polarização direta. Com o auxílio de um osciloscópio, há a viabilidade de analisar a forma de onda na saída do retificador que será pulsante e, uma vez detectada a presença de tensão, é indispensável substituir o capacitor. Ao realizar a medida da tensão na saída do retificador do filtro desconectado e, ainda assim, obter uma tensão de zero volt, o procedimento propício é apurar o estado dos retificadores. Para tanto, é desconectado o secundário do retificador e sua tensão é medida com o voltímetro na função (AC). Em circunstâncias de comprovação da tensão no secundário, é prudente substituir a ponte retificadora (se for um invólucro fechado) ou verificar o estado dos diodos individualmente, em fontes em que estão à mostra. Para não existir tensão na saída da ponte de diodos, pelo menos nos dois adjacentes na ponte, eles deverão estar em curto-circuito ou abertos. Evidenciada a ausência de tensão no secundário, o transformador é o último estágio a ser examinado e, com certeza, é a causa da pane. Para não haver tensão no secundário, tanto ele quanto o primário precisam estar abertos. Isso se afirma por meio do teste de continuidade com o ohmímetro: se um dos enrolamentos estiver aberto, uma indicação de resistência infinita aparecerá no instrumento. Além da ausência da tensão na saída da fonte retificadora, é constatada a possibilidade de ocorrer alteração do valor nominal na sua saída para mais ou para menos. Os procedimentos anteriores para a verificação da ausência de sinal também são aplicados para examinar uma pane que altera o valor da tensão de saída. A Figura 26 mostra o teste de continuidade dos enrolamentos do transformador usando o ohmímetro. Caso esse instrumento indique resistência infinita no enrolamento primário, este estará aberto e, caso indique resistência zero ou resistência muito baixa, o secundário estará em bom estado. 31 Figura 26: Enrolamento primário aberto e secundário em bom estado Se o valor nominal na saída do regulador estiver alterado, provavelmente estará em pane, visto que precisa fornecer o valor esperado, mesmo com variações da carga e da tensão da rede elétrica. Desse modo, para realizar a averiguação, a tensão é mensurada em sua entrada, uma vez que os reguladores possuem uma margem de variação. Considerando que a tensão da rede elétrica fornece sua tensão senoidal com o valor normal, então o transformador apresenta pane e fornece uma tensão maior no secundário. Conclui-se, assim, que o transformador pode ter sua relação de espiras alterada, por exemplo, de 10:1 cai para 5:1. Para que a relação de espiras diminua, há o sinal de duas situações acontecerem: • aumento do número de espiras do secundário; • diminuição do número de espiras do primário. h A única provável é a segunda situação, já que não existe a possibilidade de, esporadicamente, surgirem espiras. Para que as espiras do primário diminuam, é necessária a ocorrência de curto-circuito entre elas. Isso quer dizer que não é o enrolamento inteiro incidindo em curto, mas somente uma parcela, resultando na redução total da quantidade. Essa situação ocorre quando há rompimento da camada protetora dos fios adjacentes que se conectam 0L 0.0 Primário Secundário 32 eletricamente. Entre eles há uma determinada quantidade de espiras que acabam entrando em curto-circuito. A consequência disso é a redução da relação de espiras e um aumento na tensão de pico do secundário do transformador. Na hipótese de a tensão na entrada do regulador estar muito abaixo do normal, o que já eliminaria o regulador como o causador da pane, o transformador também é posto como o responsável. No entanto, em vez da queda da relação de espiras, haveria um aumento da relação de 10:1 para 20:1, por exemplo. Nesse caso, o curto-circuito entre as espiras ocorre no secundário. Para verificar esse tipo de pane no transformador, é essencial ter conhecimento da relação de espiras ou, se houver outro transformador igual em bom estado, medir as resistências do primário e secundário do transformador bom e compará-los com as medidas de resistência do que apresenta pane. Em contrapartida, na situação de a tensão de saída do regulador estar com pouca variação para menos, ou seja, não estar regulando satisfatoriamente, o problema pode ser o capacitor aberto. Dessa maneira, a tensão pulsante na saída do retificador precisará ser aplicada no regulador. Nesse caso, a grande variação na tensão (de zero à tensão de pico do secundário) não permitirá que o regulador mantenha a tensão de saída constante. Em outra circunstância, se a tensão no regulador estiver um pouco abaixo do normal, mas mantendo-se constante, então o capacitor de filtro estará com sua capacitância alterada para menos, ou um dos diodos da ponte retificadora abrirá ou estará em curto- circuito. Com isso, o retificador de onda completa será transformado em meia onda. Ambas as situações, capacitor alterado e diodo em pane, reduzirão a tensão média na saída do filtro e aumentarão a ondulação (ripple), afetando a atuação do regulador de tensão. 33 Resumindo Nesta unidade, estudou-se o divisor de tensão, que é composto de resistências-série. A queda de tensão sobre ele é proporcional à resistência, segundo a regra do divisor de tensão. Conhecendo-se o valor das resistências, é possível saber o valor da queda de tensão sobre cada uma delas. Dessa forma, existem condições de avaliar alguma alteração no valor de uma das resistências ou, em condições extremas, se está aberto ou em curto-circuito. Se a queda de tensão medida nas resistências do divisor não corresponde às esperadas pelos valores indicados no corpo dos resistores, então uma das resistências apresenta um defeito. Da mesma forma em uma fonte retificadora, cada estágio desempenha uma função dentro do processo de conversão da tensão (AC) em (DC). Uma alteração nas características dos componentes de cada estágio causa modificação na tensão de saída esperada. A ausência de tensão na saída da fonte é atribuída a um curto-circuito do capacitor de filtro ou enrolamentos primário ou secundário do transformador abertos. A alteração na tensão de saída esperada na saída da nossa fonte é atribuída a um curto-circuito nos enrolamentos do primário ou secundário do transformador, diodo retificador em curto ou aberto ou capacitor aberto ou com sua capacitância alterada. 34 Glossário Capacitor eletrolítico: capacitor cujo dielétrico (material isolante) é formado por uma solução eletrolítica (solução química que reage com um metal); é um capacitor com polaridade. Divisor de tensão: circuito eletrônico formado basicamente por dois ou mais resistores em série cuja finalidade é dividir uma tensão em valores menores e proporcionais aos resistores. Fonte retificadora: circuito eletrônico cuja finalidade é converter uma tensão alternada senoidal em tensão contínua. Multímetro: dispositivo que reúne vários instrumentos de medida elétrica em um único instrumento. Ponte retificadora: dispositivo eletrônico de quatro terminais composto de quatro diodos dispostos e conectados de tal forma a fornecer uma tensão contínua pulsativa (retificada) após a aplicação de uma tensão alternada senoidal. Solda fria: solda que não aderiu adequadamente nos pontos de contato elétrico durante o processo de soldagem, causando mau contato e, consequentemente, mau funcionamento do circuito, em geral de natureza intermitente. Valor nominal: valor de tensão, corrente ou outra grandeza indicada no corpo do equipamento, ou seja, valor de trabalho (de operação). Quando ligado, espera-se que a tensão na saída seja igual ao indicado. 35 a 1) Julgue verdadeiro ou falso. As fontes retificadoras de tensão são basicamente formadas por quatro estágios sendo um deles a filtragem, que consiste em um processo de transformar o sinal pulsante na saída do retificador em uma tensão (DC) próxima à tensão produzida por uma bateria. Verdadeiro ( ) Falso ( ) 2) Julgue verdadeiro ou falso. Para detectar um curto- circuito, é necessário realizar somente dois passos: utilizar um voltímetro para medir as tensões e, inserir o voltímetro em todo o circuito para verificar se o divisor está recebendo os 42 V da bateria. Verdadeiro ( ) Falso ( ) Atividades 36 Referências BRASIL. Ministério da Defesa. Comando da Aeronáutica – COMAER. Departamento de Aviação Civil – DAC. MCA 58-15: manual do curso mecânico manutenção de aeronaves – aviônicos. Brasília: DAC, 2004. Disponível em: <http://www2.anac.gov.br/habilitacao/ manualCursos.asp>. Acesso em: 5 mar. 2016. BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 8. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004. FRENZEL JR., L. E. Crash course in electronics technology. 2. ed. New York: Newnes, 1996. MALVINO, A. P. Eletrônica. 4. ed. São Paulo: Makron Books, 1995. 37 Gabarito Questão 1 Questão 2 Unidade 1 V F Unidade 2 V F Apresentação Unidade 1 | Método de Análise e Pesquisa de Defeitos em Circuitos Eletrônicos 1 Introdução 1.1 Introdução à Análise e à Pesquisa de Defeitos 1.2 Método de Análise e Pesquisa de Defeitos em Circuitos Eletrônicos Glossário Atividades Referências Unidade 2 | Análise e Pesquisa de Defeitos em uma Fonte Retificadora 1 Introdução 1.1 Análise de Defeito em Divisor de Tensão 1.2 Análise e Pesquisa de Defeito em uma Fonte Retificadora de Tensão Regulada Glossário Atividades Referências Gabarito
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