FILTRO CAPACITIVO OBJETIVOS:
a) verificar experimentalmente o comportamento e a atuação da filtragem capacitiva nos circuitos retificadores;
b) calcular o valor médio retificado na carga;
c) observar o efeito do capacitor de filtro na tensão de ondulação (ripple). INTRODUÇÃO TEÓRICA
Conectando-se um capacitor na saída de um retificador, nós podemos obter uma tensão na carga que é aproximadamente constante.
Idealmente, a tensão na saída de um retificador com capacitor de filtro é bem próxima do valor de pico da tensão retificada, descontando-se o valor da tensão de ondulação (ripple) de pico a pico.
Quanto mais eficiente for o circuito de filtro, menor será a tensão de ondulação e portanto, maior será o valor médio da tensão na saída.
Aproximadamente, podemos dizer que: Vdc = (Vp - Vd) -
onde:
Vp = Vef ou Vrms x 1,41
Vr (pp) = Valor ret. máximo - Valor ret. mínimo Vd = tensão no diodo
Vdc = tensão média na carga
A freqüência de ondulação de saída em um retificador de 1/2 onda é igual a freqüência da tensão que está sendo retificada, enquanto que para retificadores de onda completa, essa freqüência dobra.
Nesta experiência você fará, através de medições, uma análise comparativa da eficiência de um filtro capacitivo, em um retificador de onda completa e em um retificador de 1/2 onda.
PARTE PRÁTICA
MATERIAIS NECESSÁRIOS
1- Módulo de ensaios para retificadores 1- Multímetro digital ou analógico 1- Osciloscópio
1- Meça a resistência dos enrolamentos do primário e secundário do transformador de força e anote na tabela 1.
Atenção: Ao medir a resistência do primário certifique-se de que o mesmo esteja desligado da rede; ao medir a resistência do secundário, certifique-se de que pelo menos um dos terminais esteja totalmente livre, ou seja, sem qualquer conexão com alguma parte do circuito, para não ocasionar erro de leitura.
2- Suponha uma tensão no secundário igual a 12,6V + 12,6V (Es1 + Es2) e que RL = 750 e C = 220 F. Calcule e anote na tabela 2 os valores de cada grandeza listada.
Eletrônica Analógica I – Laboratório - Prof. Fernando França 2
3- Execute a fiação do circuito, com RL 750 e C = 220 F. 4- Meça e anote os valores listados na tabela 2.
5- Troque o capacitor de filtro para C = 470 F e repita os procedimentos 2,3 e 4. 6- Troque o resistor de carga para R = 1,5k e repita os procedimentos 2,3 e 4. Tabela 1: Resistência dos enrolamentos do transformador
RPRIMÁRIO
RSECUNDÁRIO (secundário 1) RSECUNDÁRIO (secundário 2)
RSECUNDÁRIO (secundário 1 + secundário 2) Tabela 2: Retificador de onda completa em ponte RL = 750 - C = 220 F
CALCULADO MEDIDO Tensão eficaz no secundário 25,2V Tensão de pico de saída
Tensão média na carga Corrente média na carga Potência média na carga Freqüência de ondulação
Tensão de pico a pico de ondulação Tabela 3: RL = 750 - C = 470 F
CALCULADO MEDIDO Tensão eficaz no secundário 25,2V Tensão de pico de saída
Tensão média na carga Corrente média na carga Potência média na carga Freqüência de ondulação
Tensão de pico a pico de ondulação Tabela 4: RL = 1,5k - C = 470 F
CALCULADO MEDIDO Tensão eficaz no secundário 25,2V Tensão de pico na saída
Tensão média na carga Corrente média na carga Potência média na carga Freqüência de ondulação
Tensão de pico a pico de ondulação VERIFICAÇÃO DE DEFEITOS
7- Suponha que um dos diodos da ponte retificadora esteja aberto, com RL = 750 e C = 470 F. Calcule a tensão média na carga, a freqüência de ondulação e o valor de pico a pico da tensão de ondulação, anotando esses resultados na tabela 5.
8- Monte o circuito com um dos diodos desconectados (simulação do defeito). Meça e anote esses valores na tabela 5. Volte o diodo na posição normal após as medidas.
9- Suponha agora que o capacitor de filtro esteja aberto, considerando uma carga RL = 750 . Calcule e anote os valores listados na tabela 5.
10- Monte o circuito com o capacitor aberto. Meça e anote os valores na tabela 5(basta montar o circuito não ligando o capacitor, para simular o defeito).
Tabela 5: Verificação de defeitos
MEDIDO CALCULADO
Vdc f Vr Vdc f Vr
Diodo aberto Capacitor aberto
Vdc = Tensão média na carga f = Freqüência de ondulação
Vr = Tensão de ondulação de pico a pico PROJETO:
11- Determine o valor de um capacitor de filtro para o circuito retificador de onda completa em ponte, para uma tensão de ondulação de pico a pico de 10% da tensão de saída, com uma carga de 3k . Calcule e anote cada valor conforme listado na tabela 6.
12- Monte o circuito, meça e anote os valores listados na tabela 6 (caso necessário faça a associação de capacitores e resistores, para obter os valores do projeto)
Tabela 6: Projeto
CALCULADO MEDIDO Tensão eficaz no secundário 25,2V Tensão de pico na saída
Tensão média na carga Corrente média na carga Potência média na carga
Capacitor de filtro sem anotação Freqüência de ondulação
Tensão de pico a pico de ondulação QUESTÕES:
1- No retificador de onda completa em ponte, desta experiência, a tensão média de saída do retificador com filtro capacitivo foi de aproximadamente:
a) tensão de pico do primário b) tensão de pico do secundário c) tensão eficaz do primário d) tensão eficaz do secundário
2- A tensão de ondulação de pico a pico diminui quando: a) a resistência de carga diminui
b) o capacitor de filtro diminui c) a freqüência de ondulação diminui d) o capacitor de filtro aumenta
3- Qual é a relação de espiras do transformador utilizado nesta experiência?
__________________________________________________________________________ ________________________________________________________________
Eletrônica Analógica I – Laboratório - Prof. Fernando França 4 5- Quando a resistência de carga aumenta, a tensão de ondulação de pico a pico:
a) diminui b) aumenta
c) permanece constante
d) nenhuma destas respostas é correta
6- Explique resumidamente o funcionamento de um filtro capacitivo.
__________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ _________________________________________________
7- Quando um diodo qualquer abre no retificador de onda completa em ponte, desta experiência, o circuito torna-se um filtro capacitivo alimentado por:
a) retificador de 1/2 onda b) retificador em ponte
c) retificador de onda completa d) conversor unilateral
8- Explique resumidamente o que acontece no circuito desta experiência se o capacitor de filtro abre. __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ____________________________________________
9- Em um projeto você usaria capacitor de filtro de baixo ou alto valor de capacitância? Justifique sua resposta.
__________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ____________________________________________
FILTRO CAPACITIVO EM RETIFICADOR DE 1/2 ONDA
Nesta etapa analisaremos o comportamento de um filtro capacitivo em um retificador de 1/2 onda.
1- Execute a fiação do circuito em questão. Calcule e anote os valores listados na tabela 7, para uma carga RL = 750 e C = 220 F.
2- Meça e anote os valores listados na tabela 7. Tabela 7: Retificador de 1/2 onda
RL = 750 - C = 220 F
CALCULADO MEDIDO Tensão eficaz no secundário 25,2V
Tensão de pico de saída Tensão média na carga Corrente média na carga Freqüência de ondulação
Tensão de pico a pico de ondulação
3- Compare os valores medidos na tabela 2 (retificador de onda completa em ponte) com os valores medidos na tabela 7 (retificador de 1/2 onda). Preencha a tabela 8.
Tabela 8: Comparação da atuação do filtro capacitivo em circuitos retificadores de onda completa e de 1/2 onda TABELA 2 Onda completa (medido) TABELA 7 1/2 onda (medido)
Tensão eficaz no secundário Tensão de pico de saída Tensão média na carga Corrente média na carga Freqüência de ondulação
Tensão de pico a pico de ondulação Porcentagem de ondulação
4- Para cada linha da tabela 8, faça uma análise comparativa, através de um breve resumo. __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ______________ QUESTÕES:
1- Suponha que o capacitor de filtro do retificador de 1/2 onda abra. Qual será a porcentagem de ondulação na saída?
__________________________________________________________________________ ________________________________________________________________
2- Suponha que o capacitor de filtro do retificador de onda completa abra. Qual será a porcentagem de ondulação na saída?
__________________________________________________________________________ ________________________________________________________________
3- Em quais condições em um projeto, você optaria por usar um retificador de 1/2 onda, com filtro?
__________________________________________________________________________ ________________________________________________________________
Eletrônica Analógica I – Laboratório - Prof. Fernando França 6 4- Para manter a mesma porcentagem de ondulação em um circuito de filtro em um
retificador de onda completa e em um retificador de 1/2 onda, que providência você tomaria durante o projeto?
__________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ___________________________________________________________
