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Vila Velha, 2015 CENTRO EDUCACIONAL RADIER RELATÓRIO TÉCNICO – RETIFICADOR DE MEIA ONDA Marcelo dos santos Richard Aguiar Neves Vila Velha, 2015 RESUMO Neste relatório, vamos apresentar o funcionamento em geral do retificador não controlado de onda completa, com a adição de um capacitor, mostrando em que o mesmo influenciará no circuito. Com a utilização do circuito montado em protoboard, estaremos executando medições com equipamentos específicos, para obtermos valores de tensões do circuito, comparando-as com cálculos executados em sala de aula. Vila Velha, 2015 INTRODUÇÃO Esta experiência tem como finalidade, demonstrar para os demais interessados, qual o funcionamento de um retificador de onda completa. A partir do momento em que o circuito é alimentado, até o ponto que adicionamos um filtro capacitivo, percebendo as mudanças em sua ondulação senoidal. Assim sendo, cada dupla de alunos teve o objetivo de a partir de uma tarefa definida por nossa mentora, montar um circuito. A experiência relatada neste trabalho foi por nós realizada, com o objetivo de comparar valores calculados com os valores obtidos com ferramental adequado. Neste experimento, conectamos em série um transformador CA abaixador, juntamente com diodo e uma carga de valor x, efetuamos medições para que o mesmo fosse comparado com os cálculos realizados em sala. Vila Velha, 2015 1- FUNDAMENTOS TEÓRICOS A figura abaixo representa um circuito retificador de onda completa, sendo alimentado por um Trafo abaixador, e as senoidais de seus respectivos componentes. O Trafo recebe a tensão da rede (127 V), transformando a tensão, para a tensão exigida no secundário (12 ou 24 V), assim como dado no projeto. Trabalharemos com uma fonte (Trafo CA) abaixador (127V > 12 ,24 V), e 4 diodos 1N4004, e uma carga com valores determinados por cálculo em sala. Vila Velha, 2015 1º SITUAÇÃO (12V) Considerando valores especificados para o projeto, determinar o valor da resistência, para que a potência dissipada na carga seja menor que 0,25 W. VALORES FORNECIDOS: TRAFO: 127V/60HZ VCE=VEF= 12V Foi utilizado cálculo de tensão eficaz na carga, para obter o mesmo, como dado na formula do retificador de onda completa não controlado, a tensão da fonte é a mesma da carga (VCE=VEF = 12V), como explicado abaixo. VCE = VEF VCE = 12 VCE = 12 V Logo teremos: A utilização do valor de tensão na carga, para obtermos o valor da resistência utilizando a potência fornecida. P=U²/R 0,25 = (12) ²/R R = (12) ²/0,25 R = 576 Ω Cód. Resistor: AZUL, CINZA, MARROM. Que nos fornecera uma resistência de 576 ohms, porém como resistores os códigos são fornecidos, a partir de múltiplos de 10, foi utilizado o resistor no valor de 680 ohms. TABELA DE MULTIPLOS PARA DETERMINAR VALORES DE RESISTORES. 1 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2 9,1 Vila Velha, 2015 1°SITUAÇÃO-MEDIÇÕES EFETUDAS EM LABORATÓRIO Materiais, Componentes utilizados: Condutores – 2,5 mm² Transformador CA – 127/12,24V Protoboard Diodo – 1N4004 Resistor – 680 Ω Capacitor- 100F Multímetro Alicate de corte Alicate universal Fita isolante 1° SITUAÇÃO MEDIÇÕES: Montando o circuito na protoboard, ligamos o Trafo em paralelo com os diodos e em serie com a carga, e alimentamos o circuito com 12V corrente alternada. Iniciamos as medições: 1° Tensão no secundário (CA): VS = VEF = VCE = 13 V. 2° Tensão na saída do retificador (CC) sobre a carga: VCC = VCE = 10,7 V. 3° Tensão reversa no diodo (CC): Vd = 5,3 V Após esse procedimento nós calculamos a tensão média na carga, com base nos dados medidos e comparamos com o 1° passo, que será a tensão no secundário. Utilizamos da formula de tensão como fornecido em sala: VCM = 0,9. VEF VCM = 0, 9.13 VCM = 11,7 V. Vila Velha, 2015 Valores adquiridos utilizando osciloscópio com acréscimo do capacitor (100F). Como determinado em sala, o acréscimo ou não do capacitor não influenciaria na forma de onda do circuito, somente na carga, por isso só foram feitas medidas com o capacitor incluso no circuito. 1° Tensão da fonte (CA): VS = VEF = VCE = 12. 2° Tensão de pico: Vp = 16V. 3° Tensão mínima e tensão sobre o diodo: Vmin: 15V. Vd: 15V. 1º SITUAÇÃO COM FILTRO CAPACITIVO Acrescentando um filtro capacitivo no retificador de onda completa não controlado, e repetindo os processos realizados acima. A primeira impressão, como podemos notar, o capacitor oferece uma mudança no formato da onda aumentando seu tempo. Vila Velha, 2015 1° SITUAÇÃO MEDIÇÕES C/ FILTRO Montando o circuito na protoboard, ligamos o Trafo em paralelo com os diodos e em serie com a carga, e alimentamos o circuito com 12V corrente alternada. Iniciamos as medições: 1° Tensão no secundário (CA): VS = VEF = VCE = 13,2 V. 2° Tensão na saída do retificador (CC) sobre a carga: VCC = VCE = 16,5 V. 3° Tensão reversa no diodo (CC): Vd = 5,7 V Após esse procedimento nós calculamos a tensão média na carga, com base nos dados medidos e comparamos com o 1° passo, que será a tensão no secundário. Utilizamos da formula de tensão como fornecido em sala: VCM = 0,9. VEF VCM = 0, 9.13,2 VCM = 11,88 V. Vila Velha, 2015 2° SITUAÇÃO(24V) A figura abaixo representa um circuito retificador de onda completa, sendo alimentado por um Trafo abaixador, e as senoidais de seus respectivos componentes. O Trafo recebe a tensão da rede (127 V), transformando a tensão, para a tensão exigida no secundário (12 ou 24 V), assim como dado no projeto. Trabalharemos com uma fonte (Trafo CA) abaixador (127V > 12 ,24 V), e 4 diodos 1N4004, e uma carga com valores determinados por cálculo em sala. Vila Velha, 2015 2º SITUAÇÃO (24V) Considerando valores especificados para o projeto, determinar o valor da resistência, para que a potência dissipada na carga seja menor que 0,25 W. VALORES FORNECIDOS: TRAFO: 127V/60HZ VCE=VEF= 24V Foi utilizado cálculo de tensão eficaz na carga, para obter o mesmo, como dado na formula do retificador de onda completa não controlado, a tensão da fonte é a mesma da carga (VCE=VEF = 24V), como explicado abaixo. VCE = VEF VCE = 24 VCE = 24 V Logo teremos: A utilização do valor de tensão na carga, para obtermos o valor da resistência utilizando a potência fornecida. P=U²/R 0,25 = (24) ²/R R = (24) ²/0,25 R = 2304 Ω Cód. Resistor: VERMELHO, VIOLETA, VERMELHO. Que nos fornecera uma resistência de 2307 ohms, porém como resistores os códigos são fornecidos, a partir de múltiplos de 10, foi utilizado o resistor no valor de 2700 ohms. TABELA DE MULTIPLOS PARA DETERMINAR VALORES DE RESISTORES. 1 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2 9,1 Vila Velha, 2015 2°SITUAÇÃO-MEDIÇÕES EFETUDAS EM LABORATÓRIO Materiais, Componentes utilizados: Condutores – 2,5 mm² Transformador CA – 127/12,24V Protoboard Diodo – 1N4004 Resistor – 2700Ω Capacitor- 100F Multímetro Alicate de corte Alicate universal Fita isolante 2° SITUAÇÃO MEDIÇÕES: Montando o circuito na protoboard, ligamos o Trafo em paralelo com os diodos e em serie com a carga, e alimentamos o circuito com 24V corrente alternada. Iniciamos as medições: 1° Tensão no secundário (CA): VS = VEF = VCE = 27 V. 2° Tensão na saída do retificador (CC) sobre a carga: VCC = VCE = 23,3 V. 3° Tensão reversa no diodo (CC): Vd = 11,5 V Após esse procedimento nós calculamos a tensão média na carga, com basenos dados medidos e comparamos com o 1° passo, que será a tensão no secundário. Utilizamos da formula de tensão como fornecido em sala: VCM = 0,9. VEF VCM = 0, 9.27 VCM = 24,3 V. Vila Velha, 2015 Valores adquiridos utilizando osciloscópio com acréscimo do capacitor (100F). Como determinado em sala, o acréscimo ou não do capacitor não influenciaria na forma de onda do circuito, somente na carga, por isso só foram feitas medidas com o capacitor incluso no circuito. 1° Tensão da fonte (CA): VS = VEF = VCE = 24. 2° Tensão de pico: Vp = 38,18V. 3° Tensão mínima e tensão sobre o diodo: Vmin: 35V. Vd: 36V. 2º SITUAÇÃO COM FILTRO CAPACITIVO Acrescentando um filtro capacitivo no retificador de onda completa não controlado, e repetindo os processos realizados acima. Como podemos visualizar no esquema abaixo, notaremos A senoidal que atuara no circuito (fonte, capacitor). Montado em laboratório utilizando a protoboard, ligamos a fonte ao nosso circuito, e colocando em paralelo os diodos e a carga “R” em série, inserimos um capacitor de 100F em paralelo com a carga. O capacitor foi inserido em paralelo com a carga? Sim, Pelo fato que, se houver uma queda tensão ou falta de alimentação, o capacitor terá a função de manter o circuito energizado, por um determinado período até que o mesmo se descarregue. Vila Velha, 2015 2° SITUAÇÃO MEDIÇÕES C/ FILTRO Montando o circuito na protoboard, ligamos o Trafo em paralelo com os diodos e em serie com a carga, e alimentamos o circuito com 24V corrente alternada. Iniciamos as medições: 1° Tensão no secundário (CA): VS = VEF = VCE = 26,7 V. 2° Tensão na saída do retificador (CC) sobre a carga: VCC = VCE = 35,4 V. 3° Tensão reversa no diodo (CC): Vd = 11,8 V Após esse procedimento nós calculamos a tensão média na carga, com base nos dados medidos e comparamos com o 1° passo, que será a tensão no secundário. Utilizamos da formula de tensão como fornecido em sala: VCM = 0,9. VEF VCM = 0, 9.26,7 VCM = 24,3 V. . Vila Velha, 2015 CONCLUSÃO ITENS ANALISADOS VALOR DADO VALOR MEDIDO VALOR C/ FILTRO CAPACITIVO TRAFO. 127 > 12 V VEF = VCE = 12V VEF=VCE= 13V VEF=VCE= 13,2V TRAFO. 127>24V VEF=VCE=24V VEF=CE=27V VEF=CE=26,7V TENSÃO SAIDA RET. 12V VEF = VCE = 12V Vsaida = 10,7 V(cc) Vsaida = 16,5 V(cc) TENSÃO SAIDA RET. 24V VEF=VCE=24V Vsaida = 23,3V (cc) Vsaida = 35,4V (cc) TENSÃO REVERSA DIODO 12V - Vd = 5,3 V (CC) Vd = 5,7 V (CC) TENSÃO REVERSA DIODO 24V - Vd = 11,5 V (CC) Vd = 11,8 V (CC) TENSÃO MEDIA NA CARGA 12V VCM = 10,8 V VCM= 11,7 V VCM= 11,88 V TENSÃO MEDIA NA CARGA 24V VCM= 21,6 VCM= 24,3 VCM= 24,03V Após elaborarmos a montagem do circuito, energiza-lo e realizar as medições. Nossa conclusão referente a divergência dos valores calculados com valores medidos, foi, que os cálculos levam em consideração valores fixos, qualquer alteração nos valores de montagem, seja de componentes ou até mesmo variações na tensão de entrada vai mudar os valores. Verificação: Tensão de entrada não está variando; Mau contato na protoboard; Precisão do instrumento de medição; Conferir valores dos componentes; Até mesmo seria o caso do arredondamento do resistor, devido a não bater com os múltiplos como foi o casso do resistor de 576 ohms ajustado para 680 ohms.
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