................................................................. ............................................ ............................................. ....................................... ................ 2 1. RESUMO ........................................... ................................................................. ............................................. .................................. ............ 2 2. INTRODUÇÃO TEÓRICA .......................................... .................................................................. ............................................. ............................................. ................................... ............ 3 3. OBJETIVOS ........................................... .................................................................... ............................... ........ 3 4. MATERIAS E MÉTODOS UTILIZADOS ............................................. ................................................................... ............................................. ........................ 5 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................ ................................................................. ............................................. .................................. ............ 5 5.1. Teste dos componentes: .......................................... ............................................................ .................. 12 5.2. Retificador de onda completa com Center-Tap: .......................................... ................................................................. ............................. ...... 15 5.3. Retificador de onda completa em ponte: .......................................... .................................................................. ............................................ ............................................. .............................. ....... 18 6. CONCLUSÃO ............................................ ................................................................... ............................................. ............................................ ......................... ... 19 7. BIBLIOGRAFIA ............................................
1. RESUMO O relatório apresenta um estudo do funcionamento de um retificador de onda completa. A prática foi realizada na aula de Eletrônica Analógica I. Nesse trabalho há uma definição sucinta sobre retificadores de onda completa, que engloba definições, características, aplicações e análises. São dois os principais tipos de retificadores de onda completa (que são abordados no relatório): o retificador de onda completa com derivação central e o retificador de onda completa em ponte. Depois, na introdução, entra-se no tema de retificador de onda completa comparando os tipos de retificadores e imagens do esquema dos dispositivos de retificação de onda completa. No desenvolvimento é utilizado dados, resultados e hipóteses coletados de simulações laboratoriais e de software (Multisim) onde tudo é comparado com a finalidade de descrever semelhanças e diferenças de um retificador de onda completa com os valores finais calculados e um retificador de onda completa com os valores finais medidos, no Multisim e no laboratório. No desenvolvimento do trabalho há a explicação e a dedução das fórmulas dos retificadores. Ainda, no final do relatório, foram feitas conclusões, análises e considerações do experimento ressaltando os pontos positivos, os pontos negativos e os erros do trabalho.
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA O retificador é um dispositivo que permite transformar tensão ou corrente alternada em contínua. O trabalho trata do retificador de onda completa. Nos retificadores de onda completa dois são os principais: o retificador de onda completa com derivação central e o retificador de onda completa em ponte. O retificador de onda completa com derivação central é equivalente a dois retificadores de meia onda, ou seja, o primeiro diodo conduz durante o semiciclo positivo e o segundo diodo conduz durante o semiciclo negativo, por isso a corrente circula durante os dois semiciclos.(SEDRA, 2000). Como demostrado na Figura01. O retificador de onda completa em ponte elimina a necessidade de usar o retificador de onda completa com derivação central, pois a tensão retificada na carga é o dobro daquela que teria o retificador com derivação central.(MALVINO, 1995). Utiliza 4 diodos, esquema explicado na Figura02.
Figura01.: Retificador com Derivação Central, esquema.
Figura02.: Retificador em Ponte, esquema.
3. OBJETIVOS Os objetivos da prática consistem em verificar os princípios de retificação para onda completa.
4. MATERIAS E MÉTODOS UTILIZADOS 4.1. Materiais Utilizados:
01 resistor de 20kΩ; 04 diodos 1N4007; 01 transformador 127 V rms:16Vrms] 01 protoboard 01 multímetro digital; 01 osciloscópio;
Cabos para conexão; Pontas de Prova para os instrumentos de medição; Software Multisim.
4.2. Métodos Utilizados: O procedimento experimental é divido em três partes: 4.2.1. Testes dos componentes: Nesta parte do experimento foram medidos e testados os diodos e o resistor, além de testar as formas de ondas de saída do transformador ( 127V rms para 16Vrms) de acordo com as figuras abaixo:
Figura03.:Teste transformado I.
Figura04.: Teste transformador II.
E anotada as medidas de tensão de pico, tensão média, tensão rms e frequencia para os dois canais utilizados.
4.2.2. Retificador de onda completa com Center-Tap: Nesta parte do experimento foi montado no protoboard o seguinte circuito:
Figura05.: Circuito I.
Feita as análises e esboços das formas de ondas no resistor e no diodo 01, foram anotada as medidas de tensão de pico, tensão média, tensão rms e freqüência, no resistor, e a tensão de pico no diodo. Também foi calculado a potencia máxima, eficaz e rms dissipada pelo resistor. Obs: Não medir os sinais do resistor e do diodo ao mesmo tempo. 4.2.3. Retificador de onda completa em ponte: Nesta parte do experimento foi montado no protoboard o seguinte circuito:
Figura06.: Circuito II.
Feita as análises e esboços das formas de ondas no resistor e no diodo 01, foram anotada as medidas de tensão de pico, tensão média, tensão rms e freqüência, no resistor, e a tensão de pico no diodo. Também foi calculado a potencia máxima, eficaz e rms dissipada pelo resistor. Obs: Não medir os sinais do resistor e do diodo ao mesmo tempo.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.1. Teste dos componentes: Testados os componentes com o auxilio do multímetro digital, foram anotados os seguintes valores, que condizem com o valor especificado de cada componente: VD1= 0,550 V
VD2 = 0,561 V VD3 = 0,563 V VD4 = 0,568 V R = 19,59 kΩ Após montado a figura XX, de acordo com o simulado pelo multisim abaixo:
Figura07.: Teste Transformador I (Multisim).
Foram analisadas as formas de onda dos dois canais.
Figura 08.: Formas de onda dos canais CH1 e CH2 (Multisim).
Figura 09.: Formas de onda do canal CH1 (Laboratório).
Figura 10.: Formas de onda do canal CH2 (Laboratório).
Figura11.: Esboço das formas de onda dos canais CH1 e CH2.
Os valores de tensão de pico, média, rms, e freqüência dos dois canais foram obtidos através do osciloscópio e anotados.
Canal
Vp (V)
Vmed (mV)
Vrms(V)
Freq(Hz)
CH1
25.2
522
17,7
60,1
CH2
25,6
-575
17,8
60,1
Tabela01.: Valores obtidos no experimento.
Como podemos observar os dados das tensões obtidas pelo osciloscópio são bem próximas dos valores teóricos:
Vrs = 16V Vp = Vrs x √ 2 = 22,63V Vmed como é uma onda senoinal sem offset teoricamente seria 0V, e no multisim deu na ordem de pV. As tensões de pico (ambos os canais) entre o experimental e teórico teve uma pequena diferença de aprox. 2V. Já entre o experimental e o multisim foi quase a mesma, com apenas uma diferença de ±0,2V, para ambos os canais. Após montado a figura.12, de acordo com o simulado pelo multisim abaixo:
Figura12.; Teste Transformador II (Multisim).
Foi analisada a forma de onda do CH1.
Figura13.: Forma de onda do canal CH, tensão de entrada (Multisim).
Figura14.: Forma de onda do canal CH, tensão de entrad(Laboratório).
Figura15.: Esboço da forma de onda da tensão de entrada.
Os valores de tensão de pico, média, rms, e freqüência do canal foi obtido através do osciloscópio e anotados. Canal
Vp (V)
Vmed (mV)
Vrms(V)
Freq(Hz)
CH1
49,6
583
34,6
60,1
Tabela 02 – Valores obtidos no experimento.
Como podemos observar os dados das tensões obtidas pelo osciloscópio são bem próximas dos valores teóricos:
Vrs = 32V Vp = Vrs x √ 2 = 45,25V Vmed como é uma onda senoinal sem offset teoricamente seria 0V, e no multisim deu na ordem de pV. As tensões de pico entre o experimental e teórico teve uma pequena diferença de aprox. 4V. Já entre o experimental e o multisim foi quase a mesma, com apenas uma diferença de 1V.
5.2. Retificador de onda completa com Center-Tap: Analisado e esboçada a forma de onda completa de acordo com o Circuito I, e simulado pelo multisim:
Figura16.: Circuito I.
Foram analisadas as formas de onda na carga R e no diodo D1.
Figura17.: Forma de onda no resistor R.(multisim)
Figura18.: Forma de onda no resistor R.(laboratório)
Figura19.: Esboço da onda no resistor R.
Figura20.: Esboço da onda no diodo D1.
Os valores de tensão de pico, média, rms, e freqüência do canal CH1 foi obtido através do osciloscópio e anotados. Canal
VpRL (V)
VmedRL (V) Vrms(V)
Freq(Hz)
VpD1(V)
CH1
24,4
15,1
120,2
-24,5
16,9
Tabela03 .:Valores obtidos no experimento.
Como podemos observar os dados das tensões obtidas pelo osciloscópio são bem próximas dos valores teóricos:
Vrs = 16V Vp = Vrs x √ 2 = 22,63V Vmed = V p x 0,636 = 14,39V As tensões de picos e média entre o experimental e teórico teve uma pequena diferença de aprox. 2V e 0,7V, respectivamente. Já entre o experimental e o multisim foi quase a mesma, com apenas uma diferença de 0,4V. Também, como pedido no roteiro do procedimento experimental, foi realizado o calculo das potências dissipadas no resistor R para as tensões de pico, media e eficaz.
Vp 24,4 P= = = 30,4 mA R 19,59 Ved 15,1 P= = 11,6 μA R 19,59 Vrs 16,9 P= = 14,6 mA R 19,59
5.3. Retificador de onda completa em ponte: Após montado a figura XX, de acordo com o simulado pelo multisim abaixo:
Figura21.: Circuito II (Multisim).
Foram analisadas as formas de onda na carga R e no diodo D1.
Figura22.: Forma de onda no resistor R.
Figura23.: Forma de onda no diodo D1.
Figura24.: Forma de onda no resistor R.(laboratório).
Figura25.: Forma de onda no diodo D1(laboratório).
Figura26.: Esboço da onda no resistor R.
Figura27.: Esboço da onda no diodo D1.
Canal
VpRL (V)
VmedRL (mV)
Vrms(V)
Freq(Hz)
VpD1(V)
CH1
48,8
30,5
34,1
120,2
49,6
Tabela04.: Valores obtidos no experimento.
Como podemos observar os dados das tensões obtidas pelo osciloscópio são bem próximas dos valores teóricos:
Vrs = 32V Vp = Vrs x √ 2 = 45,25V Vmed = V p x 0,636 = 28,78 V As tensões de picos e média entre o experimental e teórico teve uma pequena diferença de aprox. 3V e 2V, respectivamente. Já entre o experimental e o multisim foi quase a mesma, com apenas uma diferença de 0,8V. Também, como pedido no roteiro do procedimento experimental, foi realizado o calculo das potências dissipadas no resistor R para as tensões de pico, media e eficaz.
Vp 48,8 P= = = 121,6 mA R 19,59 Ved 30,5 P= = 47,5 μA R 19,59 Vrs 34,1 P= = 59,4 mA R 19,59
6. CONCLUSÃO Todo o procedimento experimental foi realizado por completo, portanto foram desenvolvidos dois testes das formas de ondas utilizando transformadores 127 Vrms : 16 Vrms e depois com o auxílio de um protoboard foram montados dois circuitos elétricos utilizando o transformador como fonte de alimentação. Fora de laboratório realizou o experimento na plataforma de simulação multisim , também, realizando análises, esboços, cálculos e discussões entre o contexto teórico e experimental. O experimento contribuiu para o aprendizado do funcionamento de um retificador de onda completa através de um circuito Center-Tap e um em ponte. Além de entender o funcionamento de um transformador de tensão.
A primeira parte do experimento resultou em análises e testes das formas de ondas de entrada e saída do transformador e testes dos componentes utilizados (diodos e resistor) em que o grupo compreendeu e entendeu os resultados obtidos. A segunda parte do experimento resultou em uma análise mais eletrônica, pois foi visualizado o retificador de onda completa através de um Center-Tap. Os devidos valores obtidos pelo osciloscópio foram comprovados pelos cálculos teóricos e pela simulação no multisim , que foram bem próximos ou até o mesmo valor, no caso do multisim . A terceira e última parte do experimento resultou em uma segunda análise mais eletrônica, que foi visualizado o retificador de onda completa através de uma ponte. Os devidos valores obtidos pelo osciloscópio foram comprovados pelos cálculos teóricos e pela simulação no multisim , que foram bem próximos ou até o mesmo valor, no caso do multisim .
7. BIBLIOGRAFIA Livros: DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS E TEORIA DE CIRCUITOS, ed. 3 - ROBERT L. BOYLESTAD e LOUIS NASHELSKY - Pearson, 2009. MICROELETRÔNICA, ed. 5 - SEDRA E SMITH - Pearson, 2012. ELETRÔNICA - VOLUME I - 4ed - MALVINO RETIFICADORES.PDF - AUTOR DESCONHECIDO - UFMG
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