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ELETRÔNICA E INSTRUMENTAÇÃO

CH 40H

Engenharia de Mecânica

Eng Edem James de Campos Oliveira edem.oliveira@anhanguera.com

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Que a eletricidade foi uma das descobertas que mais revolucionaram a história da humanidade,

todos sabem e ninguém duvida. Porém, logo após descobrir e manusear a corrente elétrica, um dos

maiores problemas e preocupações foi: "Como armazenar as cargas elétricas ?"A utilidade disso é

vasta: armazenar e usar a energia dessas cargas elétricas quando quiser, além de aumentar os

efeitos elétricos, decorrente de um alto acúmulo de cargas, o armazenamento de cargas é usado

para experiências, para atender altas demandas, para gerar energia quando não há demanda etc.

E é isso que é um capacitor, um dispositivo que armazena energia elétrica armazenando cargas

elétricas, para que possam ser utilizadas, guardadas e transferidas de uma maneira mais flexível.

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A característica principal do funcionamento dos

capacitores é o acúmulo de cargas opostas, em duas

placas, separadas por um material isolante (chamados

dielétricos) e essas placas ficam o mais próximas, uma da

outra, o possível. Como são cargas opostas, elas se

atraem, ficando portanto, armazenadas nas superfícies

das placas mais próximas do isolante.T

ambém devido a essa atração e orientação das cargas,

um campo elétrico é criado entre as placas, através do

material dielétrico do capacitor. Ao contrário do que muitos

pensam, a energia que o capacitor armazena não advém

das placas, e sim do campo elétrico entre elas. É,

portanto, uma energia de campo eletrostático.

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Filtros

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Filtro Capacitivo é um arranjo de circuito elétrico que tem a finalidade de reduzir variações

de tensão e corrente de altas frequências. Basicamente os filtros capacitivos usados em

fontes servem para eliminar uma Tensão AC Pulsativa e transformá-la em uma CC (corrente

contínua) que varia menos. Essa variação é chamada de Tensão de Ondulação ou Ripple.

A ondulação na saída do circuito retificador é muito grande o que torna a tensão de saída inadequada

para alimentar a maioria dos circuitos eletrônicos. É necessário fazer uma filtragem na tensão de saída

do retificador. A filtragem nivela a forma de onda na saída do retificador tornando-a próxima de uma

tensão contínua pura que é a tensão da bateria ou da pilha. A maneira mais simples de efetuar a

filtragem é ligar um capacitor de alta capacitância em paralelo com a carga RL e normalmente, utiliza-se

um capacitor eletrolítico. A função do capacitor é reduzir a ondulação na saída do retificador e quanto

maior for o valor deste capacitor menor será a ondulação na saída da fonte.

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sFator de rippleComo já vimos à tensão contínua fornecida por um circuito retificador é pulsante, ou seja, não possui

um nível tempo. Isso acontece porque a tensão de saída é resultante da soma de uma componente

contínua (Vcc) e uma componente alternada (VCA) responsável pela ondulação do sinal. Essa

ondulação é denominada de fator de ripple (que significa "ondula Ela corresponde as quantas vezes o

valor eficaz da componente alternada é maior que a componente contínua sobre a carga. Esse valor

é dado por: Onde:

r = Vcrms

Vcc

Vcrms é o valor da tensão alternada eficaz na carga;

Vcc é o valor da tensão continua.

Para a retificação de meia-onda, o fator de ripple é: r% = 120%

Para a retificação de onda completa, o fator de ripple é: r% = 48%

Esses dados mostram que a porcentagem de ondulação é circuito. O capacitor como elemento de

filtragem A capacidade de armazenamento de energia dos capacitores pode ser utilizada como

recurso para realizar um processo de filtragem na tensão de saída de um circuito retificador. O

capacitor é conectado diretamente nos terminais de saída da retificação

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sNo semiciclo positivo o diodo conduz e carrega o capacitor com o valor de pico (VP) da tensão. Assim

que a tensão de entrada cair a Zero, o diodo pára de conduzir e o capacitor mantém-se carregado e

descarrega lentamente em RL. Quando a tensão de entrada fica negativa (semiciclo negativo) o diodo

não conduz e o capacitor continua descarregando lentamente em RL. O capacitor recarrega 60 vezes

por segundo. O capacitor carrega de Vmin até VP e neste intervalo de tempo o diodo conduz. O

capacitor descarregará de VP até Vmin e neste intervalo o diodo não conduzirá.A Forma de onda na

saída está mostrada abaixo.

O pico inverso de tensão no diodo é o dobro da tensão de pico. PIV = --2VP O capacitor aumenta a tensão

inversa no diodo devido a que o MESMO permanece carregado quando o diodo não estiver conduzindo.

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sFator de rippleComo já vimos à tensão contínua fornecida por um circuito retificador é pulsante, ou seja, não possui

um nível tempo. Isso acontece porque a tensão de saída é resultante da soma de uma componente

contínua (Vcc) e uma componente alternada (VCA) responsável pela ondulação do sinal. Essa

ondulação é denominada de fator de ripple (que significa "ondula Ela corresponde as quantas vezes o

valor eficaz da componente alternada é maior que a componente contínua sobre a carga. Esse valor

é dado por: Onde:

Vef é o valor da tensão alternada eficaz;

Vcc é o valor da tensão continua.

Para a retificação de meia-onda, o fator de ripple é: r% = 120%

Para a retificação de onda completa, o fator de ripple é: r% = 48%

Esses dados mostram que a porcentagem de ondulação é circuito. O capacitor como elemento de

filtragem A capacidade de armazenamento de energia dos capacitores pode ser utilizada como

recurso para realizar um processo de filtragem na tensão de saída de um circuito retificador. O

capacitor é conectado diretamente nos terminais de saída da retificação

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sFiltro a capacitor para retificador de onda completaA filtragem para o retificador de onda completa é mais eficiente do que para o retificador de meia onda. Em onda

completa o capacitor será recarregado 120 vezes por segundo. O capacitor descarrega durante um tempo menor e com

isto a sua tensão permanece próxima de VP até que seja novamente recarregado.

Quando a carga RL solicita uma alta corrente é necessário que o retificador seja de onda completa.

As equações para onda completa são as mesmas utilizadas para meia onda, no entanto, a frequência de ondulação para

onda completa é de 120 Hz.

VCC = VcP – Vond / 2

VCC é o valor médio da tensão contínua na saída.

VcP é o valor de pico da tensão no capacitor (não foi considerada a queda de tensão nos diodos).

V2 é o valor eficaz da tensão de saída do transformador (VAB)

Vond = IL / ( f . C) sendo f = 120 Hz para onda completa

Vond é a tensão de ondulação ou de ripple na saída. Quanto menor Vond, mais próxima de uma tensão contínua será a

tensão de saída.

IL é a corrente em RL

f é a freqüência de ondulação na saída e é igual a 120 Hz para onda completa.

C é o valor do capacitor em FARADS ( 2200 μF = 2200 . 10--6 F)

Se Vond tende a zero, a tensão de saída tende ao valor de pico.

VCC = VP para Vond = 0V .

Sem RL, a corrente IL será 0A, o capacitor não descarregará e tem-se Vond = 0V.

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sExercícios de fixação 1) Sendo D si Vripmax=50mV, IL = 180 mA, determine: Vmin no capacitor;

Capacitancia do C e Resistencia do C e a Resistencia na Carga. para os circuitos abaixo

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É um diodo semicondutor que trabalha em polarização reversa com a função de regular a tensão elétrica.

Dio

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Zen

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