escola politÉcnica da universidade de sÃo paulo...

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos

PSI 2307 – Laboratório de Eletrônica

Exp.1 – Retificadores

Turma: ( ) SEG - T1-2 ( ) TER – T3 ( ) SEX – T4-5

Prof(s):

Data da realização do experimento: NOTA:

Bancada no:

Equipe: CÓPIA DO PROFESSOR

1o sem. 2004

Eletrônica Experimental Retificadores Exp. 1-1

Observação importante: Adote em todos os casos Ventrada = 125Vef (e não 110Vef), escalando proporcionalmente a tensão obtida no secundário

1. Objetivos O experimento de Retificadores tem como principais objetivos:

• familiarização com de técnicas de projeto de circuitos retificadores;

• comparação das aproximações feitas, neste projeto, com a prática;

• familiarização com técnicas de medidas e com os equipamentos do laboratório.

2. Projeto (a ser realizado ANTES da aula experimental) Lembrete:

Tensão Eficaz

∫=T

ef dttvT

V0

2 )(1

Tensão Média

∫=T

DC dttvT

V0

)(1

Retificador senoidal de meia onda 2

máxV

πmáxV

Retificador senoidal de onda completa 2

máxV

πmáxV⋅2

Retificador de onda triangular de onda completa 3

máxV

2máxV

2.1 Deterrmine os itens solicitados, utilizando as Curvas de Schade [ANEXO 1] e

considerando o pior caso (P=0) para o circuito da figura 1.

Ventrada = 125Vef

Transformador:

Rprimário = 70Ω

Rsecundário = 2Ω

Ip_máx_diodo = 10A

Indutor curto circuitado

Capacitor 1000µF

Rfio ≅ RF = 0,33Ω

Pmax = 500Ω

Figura 1: Retificador com filtro capacitivo

. 2.1.1 Resistência total equivalente do secundário: RST = Rprim_refletido_sec + Rsec + Rfio = (18/110)2 . 70 + 2 + 0,33 ≅ 4,2 Ω RST = 4,2 Ω

Retificadores Exp. 1-2 Eletrônica Experimental

2.1.2 Valor da tensão média na saída: ωRcargaC = 2.π.60.120.1000µ = 45,24 RST / Rcarga = 4,2 . 120 = 0,035 ⇒ 3,5% VPICOsec = Vp = 125.(18/110)1/2 – 2.0,7 = 27,4V Do gráfico 2: VDC / Vp . 100% = 87% ⇒ VDC ≅ 0,87 x 27,4 ≅ 24,0 V VDC = 24,0 V 2.1.3 Corrente de surto nos diodos: Isurto = Vp / RST = 27,6 / 4,2 = 6,6 A Isurto = 6,6 A 2.1.4 Corrente média nos diodos: IM = Icarga / 2 = (VDC / Rcarga) / 2 = (24,0 . 120) / 2 = 0,1 A IM = 100 mA 2.1.5 Valor eficaz da componente alternada de saída: Do gráfico 3: Vef / VDC . 100% = 1,4% ⇒ Vef = 1,4 . 24,0 ≅ 0,336 V Vef = 336mV 2.1.6 Corrente de pico repetitiva nos diodos: Do gráfico 5: Ip/IM= 8,5 ⇒ Ip = 8,5 x 100m = 850 mA n.ωRcargaC = 2 45,24 = 90,48 (RST / Rcarga)/n = (4,2 . 120) / 2 = 0,035 / 2 ⇒ 1,75% Ip = 850 mA 2.1.7 Corrente eficaz nos diodos: Do gráfico 4: Ief/IM = 2,8 ⇒ Ief = 2,8 x 0,1A ≅ 280mA Ief = 280mA


2.1.8 Desenhe as formas de onda da tensão de saída, da corrente nos diodos e da corrente na

carga, indicando adequadamente os valores de tensão, corrente e tempo.


2.2 Deterrmine os itens solicitados, considerando o pior caso (P=0) para o circuito da figura 2.

Ventrada=125Vef

Transformador:

Rprimário=70Ω

Rsecundário=2Ω

Ip_máx_diodo = 10A

Indutor:

L=350mH

Rx = 10Ω

Capacitor 1000µF

Rfio=RF= 0,33Ω

Pmax = 500Ω Figura 2: Retificador com filtro indutivo à entrada

2.2.1 Valor eficaz da componente alternada de saída:

( )1LC4

13

)v2E(4E

2dG

ca−ωπ

−=

Esta componente tem o dobro da freqüência da rede e é aproximadamente senoidal. Vef = Eca / 21/2 Vef = 2.2.2 Valor da tensão média na saída:

)v2E(2

)v2E(RR

R2V dGdG

cx

cDC −

π≈−

+π=

VDC = 2.2.3 Corrente média na carga: Icarga = (VDC / Rcarga) = Icarga = 2.2.4 Valor Eficaz da Componente Alternada da Corrente na Carga: Ief = (Vef / Rcarga) = Ief = 2.2.7 Carga mínima (resistência de carga máxima): RcargaMÁX = RBLEEDER = 3 ω L = 3 . 2.π..60.350m = RcargaMÁX =


2.2.8 Desenhe as formas de onda da tensão de saída e da corrente na carga, indicando

adequadamente os valores de tensão, corrente e tempo.


Observações importantes: § Antes de conectar a alimentação (125Vef) à placa experimental, certifique-se de que o

circuito a ser ensaiado esteja montado corretamente; § Sempre desconectar a alimentação (125Vef) da placa experimental ao finalizar as

medidas referentes a um dado circuito (uma determinada montagem).

3. Procedimento Experimental

3.1 Retificador de Meia Onda 3.1.1 Monte o retificador de meia onda da figura 3.

OBS.: Como Ventrada = 125Vef, então no secundário temos: 20,45Vef e não 18Vef

Figura 3: Retificador de meia onda 3.1.2 Conecte o osciloscópio como indicado e meça o valor médio e o valor eficaz da tensão

sobre a carga Rc. (Para isso, selecione em seqüência: o botão Voltage, o canal do osciloscópio e a opção do tipo de tensão desejado, VAVG para o valor médio e VRMS para o valor eficaz).

Vmed (V) (VAVG) Vef (V) (VRMS)

calculado medido calculado medido

no diodo (canal X)

na carga (canal Y)

3.1.3 Meça simultaneamente as formas de onda da tensão no diodo e na carga. Imprima as

mesmas em um mesmo gráfico, através do programa PEE54600B. Identifique adequadamente e anexe a folha com o gráfico impresso ao relatório [ANEXO 2].

3.1.4 Explique porque o terra do osciloscópio foi conectado como indicado na figura 3 (isto é,

porque o terra das duas pontas teve que ser ligado num mesmo ponto?).


3.2 Retificador de Onda Completa 3.2.1 Monte o retificador de onda completa em ponte da figura 4.

OBS.: Como Ventrada = 125Vef, então no secundário temos: 20,45Vef e não 18Vef

Figura 4: Retificador de onda completa. 3.2.2 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") [ANEXO 3]. 3.2.3 Meça e imprima a forma de onda sobre a carga (ponto "A"), sincronizada com a tensão

nos diodos (ponto B) [ANEXO 4]. 3.2.4 Meça com o osciloscópio o valor médio e o valor eficaz da tensão sobre a carga RC.

Vmed (V) (VAVG) Vef (V) (VRMS)

calculado medido calculado medido


Observações importantes: § o capacitor utilizado é eletrolítico, donde a polaridade correta deve

ser respeitada ao colocálo no circuito; § os terminais do indutor devem ser curto-circuitados nesta montagem; § o potenciômetro deve ser colocado na posição de mínimo (P ≅ 0).

3.3 Retificador de Onda Completa com Filtro Capacitivo 3.3.1 Meça o valor dos componentes, teste os diodos com o multímetro e em seguida monte o

retificador de onda completa com filtro capacitivo da figura 5.

Ventrada = 125Vef

Transformador:

Rprimário = 70Ω

Rsecundário = 2Ω

Ip_máx_diodo = 10A

Indutor curto circuitado

Capacitor 1000µF

Rfio ≅ RF = 0,33Ω

Pmax = 500Ω

Figura 5: Retificador com filtro capacitivo

projetado / nominal medido

Rprimário (Ω) 70

Rsecundário (Ω) 2

C (µF) 1000

RF (Ω) 0,33

RC (Ω) 120

Pmin (Ω) 0

Pmáx (Ω) 500

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). Com o circuito conectado meça e imprima a forma de onda no secundário [ANEXO 5].

Vef SEC(V) (VRMS)

calculado medido

em vazio

com carga

3.3.3 Comente.


3.3.4 Meça e imprima a forma de onda sobre o resistor RF [ANEXO 6]. 3.3.5 Determine a corrente de pico nos diodos (indicando claramente como a determinou).

Anote o resultado na Tabela 1. 3.3.6 Compare a corrente de pico determinada com a especificação de corrente máxima

suportada pelos diodos utilizados na montagem. Comente 3.3.7 Meça com o osciloscópio e imprima a forma de onda da tensão alternada na saída

[ANEXO 7]. 3.3.8 Determine ou meça as tensões e correntes com o multímetro e/ou oscilóscopio

conforme indicado na Tabela 1 com o osciloscópio e com o multímetro a tensão média na saída e a tensão eficaz da componente alternada na saída. Anote os resultados na Tabela 1.

3.3.9 Determine o fator de ondulação (f.o.) a situação de pior caso.

f.o. (para Rcarga = 120Ω) = (Vef/VDC)× 100% =

Tabela 1 – Resultados correspondentes ao ensaio com o Retificador de Onda Completa com

Filtro Capacitivo na situação de pior caso (Rcarga = 120Ω)

calculado (projeto)

medido c/ osciloscópio

medido c/ multímetro

determinado experimental-

mente

desvio máx. (%)

VDC (V) ------

Vef (V) ------

Icarga (mA) ------- ------

IM_diodos (mA) ------- -------

Ip (mA) ------- -------

f.o. (Rc=120Ω) ------- -------

3.3.10 Comente e justifique eventuais discrepâncias nos resultados da Tabela 1.


3.3.11 Variando o potenciômetro do seu valor mínimo (P ≅ 0) ao máximo (P≅ 500 Ω), preencha a tabela 2 com os valores medidos da corrente média na carga (Icarga), da tensão média na saída (VDC), do valor pico a pico (Vpp) e eficaz da componente alternada da tensão de saída (Vef).

Rcarga =

P + 120Ω

(Ω)

Icarga (mA)

(multímetro de mão)

VDC (V)

(multímetro da bancada)

Vpp (V)

(osciloscópio)

Vef (mV)

)32/(Vpp

120

~620

3.3.12 Levante a curva de regulação, isto é, a curva da tensão na saída (VDC) pela corrente de

saída (Icarga) [ANEXO 8]. 3.3.13 Determine o regulação de carga (R.C.) para a situação de pior caso (Rcarga=120Ω).

R.C. (Rcarga = 120Ω)) = (VDCvazio – VDCcarga) / VDCvazio × 100% =

3.3.14 Comente os resultados dos itens 3.3.11 a 3.3.13.


Observações importantes: § o capacitor utilizado é eletrolítico, donde a polaridade correta deve

ser respeitada ao colocálo no circuito; § os terminais do indutor NÃO devem ser curto-circuitados nesta

montagem; § o potenciômetro deve ser colocado na posição de mínimo (P ≅ 0).

3.4 Retificador de Onda Completa com Filtro Indutivo 3.4.1 Meça os valores correspondentes do indutor (Rx e L) e em seguida monte o retificador

de onda completa com filtro indutivo da figura 6.

Ventrada=125Vef

Transformador:

Rprimário=70Ω

Rsecundário=2Ω

Ip_máx_diodo = 10A

Indutor:

L=350mH

Rx = 10?

Capacitor 1000µF

Rfio=RF= 0,33Ω

Pmax = 500Ω Figura 6: Retificador com filtro indutivo à entrada

projetado / nominal medido

Rx (Ω) 70

L (mH) 2 3.4.2 Meça e imprima a forma de onda sobre o resistor RF [ANEXO 9]. 3.4.3 Determine a corrente de pico nos diodos (indicando claramente como a determinou).

Anote o resultado na Tabela 2. 3.4.4 Compare a corrente de pico determinada com a especificação de corrente máxima

suportada pelos diodos utilizados na montagem. Comente 3.4.5 Meça com o osciloscópio e imprima a forma de onda da tensão alternada na saída

[ANEXO 10].


3.4.6 Determine ou meça as tensões e correntes com o multímetro e/ou oscilóscopio conforme indicado na Tabela 2 com o osciloscópio e com o multímetro a tensão média na saída e a tensão eficaz da componente alternada na saída. Anote os resultados na Tabela 2.

3.4.7 Determine o fator de ondulação (f.o.) a situação de pior caso.

f.o. (para Rcarga = 120Ω) = (Vef/VDC)× 100% =

Tabela 2 – Resultados correspondentes ao ensaio com o Retificador de Onda Completa com Filtro Indutivo na situação de pior caso (Rcarga = 120Ω)

calculado (projeto)

medido c/ osciloscópio

medido c/ multímetro

determinado experimental-

mente

desvio máx. (%)

VDC (V) ------

Vef (V) ------

Icarga (mA) ------- ------

IM_diodos (mA) ------- -------

Ip (mA) ------- -------

f.o. (Rc=120Ω) ------- -------

3.4.8 Comente e justifique eventuais discrepâncias nos resultados da Tabela 2.


3.4.9 Variando o potenciômetro do seu valor mínimo (P ≅ 0) ao máximo (P≅ 500 Ω),

preencha a tabela 2 com os valores medidos da corrente média na carga (Icarga), da tensão média na saída (VDC), do valor pico a pico (Vpp) e eficaz da componente alternada da tensão de saída (Vef).

Rcarga =

P + 120Ω

(Ω)

Icarga (mA)

(multímetro de mão)

VDC (V)

(multímetro da bancada)

Vpp (V)

(osciloscópio)

Vef (mV)

)32/(Vpp

120

~620

3.4.10 Levante a curva de regulação, isto é, a curva da tensão na saída (VDC) pela corrente de

saída (Icarga) [ANEXO 11]. 3.4.11 Determine o regulação de carga (R.C.) para a situação de pior caso (Rcarga=120Ω).

R.C. (Rcarga = 120Ω) = (VDCvazio – VDCcarga) / VDCvazio × 100% =

3.4.12 Comente os resultados dos itens 3.4.9 a 3.4.11.


4. Conclusões

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


ANEXO 1 – CURVAS DE SCHADE

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


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