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Retificador de Onda Completa: Transformador “Tap Central”

Elaboração Sérgio M. Santos RA 209389

Orientação: Prof. José Vital

Araçatuba-SP

2018

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Retificador de Onda Completa: Transformador “Tap Central”

Relatório de aula teórica,

referente retificador de onda

completa decorrente do

Transformador Tap Central, do

curso de Engenharia Elétrica, da

disciplina de Eletrônica I –

Semicondutores. Orientador:

Profº José Vital. Centro

Universitário Católico Salesiano

Auxilium – Unisalesiano.

Araçatuba-SP

2018

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RESUMO

É de grande interesse para qualquer profissional ou estudante da área de exatas, a utilização de conhecimentos de física, mais especificadamente na disciplina Eletrônica. Notadamente no presente estudos, transformador “Tap” Central, utilizando-se de dois diodos e uma carga (≅ resistor), onde o circuito acarreta corrente elétrica contínua (DC). O objetivo do trabalho é mostrar a transformação de corrente elétrica alternada de onda maior (voltagem) para corrente elétrica contínua de onda menor. Palavras-chave: Eletrônica, transformador “Tap” Central, diodos, carga, circuito, corrente elétrica alternada, corrente elétrica contínua.

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ABSTRACT

It is a great interest for any professional or student in the area of exact, a use of knowledge of a more specific physical nature in the discipline. Notately inexperently studies, "Central Tap" transformer, using two diodes and a load (≅ resistor), where the circuit entails continuous electric current (DC). The workflow is a process of alternating current of greater wave (voltage) for the electric current of smaller wave.

Keywords: Electronics, "Tap" Central transformer, diodes, load, circuit, alternating electric current, continuous electric current.

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SUMÁRIO

1. Introdução ............................................................................................................................... 1 2. Objetivos ................................................................................................................................... 3 2.1 Objetivo geral ....................................................................................................................... 3 2.2 Objetivos específicos ........................................................................................................ 3 3. Pressuposto Teórico ....................................................................................................... .... 4 4. Métodos e Técnicas Teóricos ........................................................................................... 5 5. Conclusão ................................................................................................................. ................. 9 6. Referências Bibliográficas ................................................................................................ 10

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1. INTRODUÇÃO

Os diodos são semicondutores que estão presentes nos circuitos elétricos de

muitos dispositivos eletrônicos usados na vida das pessoas.

Os semicondutores, isto é, os diodos, são constituídos por cristais que

possuem um comportamento elétrico intermediário entre os condutores e os

isolantes, ou seja, o diodo conduz mais corrente elétrica que um isolante,

entretanto, conduz menos corrente elétrica que um condutor.

Existem dois tipos de semicondutores: os semicondutores intrínsecos e os

extrínsecos. Os semicondutores intrínsecos são constituídos por um cristal puro

composto por um único tipo de elemento químico. Os átomos dos cristais

intrínsecos são ligados, quimicamente, a partir de ligações covalentes

(compartilhamento de elétrons da Camada de Valência). Quando a temperatura do

cristal puro é aumentada, as ligações covalentes rompem-se, e os elétrons da

Camada de Valência tornam-se livres. A partir dos elétrons livres e de lacunas nas

ligações, os semicondutores conduzem corrente elétrica a partir da banda de

condução e da banda de valência.

Em contrapartida, os semicondutores extrínsecos são constituídos por um

cristal impuro composto por mais de um único tipo de elemento químico. As

impurezas do cristal impuro podem ser compostas de átomos doadores ou

aceitadores. Em um semicondutor extrínseco de Sílicio, existem átomos com cinco

elétrons na Camada de Valência (pentavalentes) ou átomos trivalentes.

Nas ligações entre os átomos de Sílicio e os átomos pentavalentes, existem

elétrons dos átomos doadores que não participam das ligações químicas. Os

elétrons livres geram corrente na banda de condução. Os semicondutores

associados com as impurezas pentavalentes possuem, em sua estrutura química,

mais elétrons do que prótons e, por isso, são diodos do tipo N. Já nas ligações entre

Silício e átomos trivalentes, existem lacunas entre as ligações químicas. As lacunas

começam a ser “preenchidas” a partir do movimento dos elétrons da Camada de

Valência que gera corrente na banda de valência. Os semicondutores trivalentes

possuem mais prótons que elétrons, e por isso, são diodos do tipo P.

A união dos materiais do tipo P e do tipo N é chamado de Junção PN.

Quando os materiais do tipo P e do tipo N são unidos, os elétrons e as lacunas

começam a se recombinarem. A recombinação dos elétrons e das lacunas gera íons

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positivos (criados pelo material do tipo N) e íons negativos (criados pelo material

do tipo P) que constituem a Barreira de Depleção. A barreira entre os materiais

impede que os elétrons e as lacunas recombinem-se.

A Junção PN pode ser polarizada diretamente ou reversamente. A

polarização direta consiste em ligar o polo positivo de um gerador de tensão no

material do tipo P e o polo negativo no material do tipo N. A polarização direta

diminui a Barreira de Depleção e, consequentemente, aumenta a recombinação de

elétrons e de lacunas, gerando, portanto, corrente elétrica no sentido do material

do tipo N para o material do tipo P (do menor potencial para o maior potencial da

fonte de tensão). Em contrapartida, a polarização reversa consiste em ligar o polo

positivo de uma fonte de tensão no material do tipo N e o polo negativo no material

do tipo P. A polarização reversa aumenta a Barreira de Depleção e diminui a

recombinação de elétrons e de lacunas (portanto, a corrente elétrica é nula).

O transformador “Tap” Central é um dispositivo com 03 (três) pólos, sendo

que os dois dos extremos contem (cada um) um diodo, e o central liga-se àqueles.

Esse circuito permite a transformação de corrente alternada em corrente contínua.

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2. OBJETIVO

O objetivo do trabalho acadêmico é apresentar elementos teóricos com o

fim de demonstrar a transformação de corrente elétrica alternada e de grande

amplitude (voltagem), em corrente elétrica contínua e de pequena amplitude, tudo

por meio circuito que associação dois diodos e uma carga (resistor).

2.1 Objetivo Geral

Entender a teoria de um Transformador “Tap” Central, o qual possibilita a

alteração de corrente alternada (fonte primária), em corrente contínua (fonte

secundária).

2.2 Objetivos Específicos

- Conhecer os caminhos percorridos pela corrente elétrica, no circuito,

conforme alternância;

- Calcular a corrente elétrica do circuito.

- Conhecer a voltagem do lado primário e a voltagem do lado secundário,

demonstrado através das amplitudes dos gráficos (Voltagem-tempo);

- Calcular a voltagem da corrente contínua do circuito.

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3. PRESSUPOSTO TEÓRICO

A carga pode ser considerada como um resistor, para fins de cálculos entre

“tensão” e “corrente”, o que conforme a Lei de Ohm possui relação entre essas.

Por outro lado os diodos, capacitores e indutores não possuem

comportamento linear como a da carga (resistor).

O diodo é um componente eletrônico de dois terminais, que conduz

corrente elétrica preferivelmente em um só sentido, bloqueando a sua passagem

no sentido oposto.

Esse comportamento unidirecional é chamado retificação, sendo utilizado

para converter corrente alternada em corrente contínua e extrair a informação de

um sinal modulado em amplitude (AM).

O diodo pode ser empregado para outras finalidades além da retificação.

Existem diodos de uso especial utilizados para regulação de tensão (diodos zener),

sintonia eletrônica em receptores de rádio e TV (varicaps), geração de rádio

frequência (diodos túnel) e produção de luz (leds).

O transformador “Tap” Central é um circuito constituído de 02 (dois) diodos

e uma carga, ele tem a função de ser “Retificador de Onda Completa”, permitindo a

alteração de corrente alternada (fonte primária) para corrente contínua (DC), no

lado da fonte secundária.

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4. MÉTODOS E TÉCNICAS TEÓRICAS

O Transformador chamado “Tap” Central, ou Central “Tap” contitui de um

pólo entre dois que contém, cada um, um diodo.

A ligação do pólo central é feita com a saída da carga (RL), a qual recebe do

circuito corrente contínua.

Segue abaixo o circuito do Transformador “Tap” Central:

D1 e D2 representam os diodos com polarização no sentido da esquerda

para a direita. Estando a corrente elétrica no sentido da polarização do diodo, ela

conseguirá passar, do contrário não.

I1 e I2 representam as correntes elétricas que passam pelos diodos,

observando que antes de cada diodo é alternada, ou seja, quando existir I1 não

existirá I2, e ao contrário quando existir I2.

Quando a corrente I1 chegar no nó N, ela não seguirá no ramo que contém

D2, pois este está com polaridade contrária, então a corrente seguirá para o ramo

que contém a carga (RL). De maneira semelhante, quando existir a corrente I2.

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N

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A representação gráfica das correntes é:

Como das correntes, que passam pelos diodos são somente no sentido

positivo, então a resultante gráfica que corre no ramo que contém a carga é:

A equação de IDC é:

IDC = 2(Imáx )/(π)

Ou ainda

IDC = 2(Vmáx – 0,7)/(Rπ)

Considerando o Diodo de Silício, cuja voltagem pode ser considerada 0,7

volts.

I1

I2

IMáx

IDC

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A forma de onda na saída do secundário é senoidal. No entanto para se

saber qual o valor de voltagem na saída, ou seja, qual a tensão que está antes dos

diodos D1 e D2 devemos observar que para o diodo D1 temos uma tensão de

entrada VAC e para o diodo D2 temos um tensão de entrada VBC. Veja a ilustração

abaixo:

Assim sendo vamos analisar as tensões de entrada no circuito:

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Como pelo ramo que contém a carga passa somente a corrente dos diodos

D1 e D2, na parte da senóide positiva, consequentemente as amplitudes da Voltagem

Resultante (Voltagem-tempo) é:

Onde Vp representa a Voltagem máxima, também escrita como Vmáx e Vmed

representa a voltagem média ou, também chamada de Voltagem DC (VDC), cuja equação é:

VDC = 2(Vmáx – 0,7)/(Rπ)

Essas são as considerações para o circuito do presente estudo.

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5. CONCLUSÃO

Com a demonstração teórica acima se torna mais simples de compreender o

funcionamento do Transformador “Tap” Central. Assim sendo, fica encerrado o

presente trabalho, o qual se buscou demonstrar as explicações teóricas sobre esse

importante dispositivo de circuito elétrico.

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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFIAS

1. Boylestad, Robert L. Introdução à Análise de Circuitos. 12ª ed. São Paulo:

Pearson, 2012.

2. Francisco Ramalho Júnior; Nicolau Gilberto Ferraro e Paulo Antônio de

Toledo. Os Fundamentos da Física 1. Mecânica 9ª ed. São Paulo: Moderna, 2007.

3. Professor Colassante. http://profcolassante.blogspot.com.br/2015/

06/retificador-de-onda-completa-com.html. Acesso em: 21Abr2018

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