Escola Politécnica - USP

PSI 2325 Laboratório de Eletrônica IExp 1: Retificadores

Equipe: -

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Turma:

Profs: --

Data de Realização do Experimento: Nota:

Bancada:

2004

B–2 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 1

1. Introdução

O experimento de Retificadores, tem como principais objetivos:

• desenvolvimento de técnicas de projeto de circuitos retificadores, e comparando asaproximações feitas, neste projetos, com a prática;

• primeiro contato com os equipamentos do laboratório;

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

OBS1: Providencie duas folhas de papel milimetrado para serem utilizadas nolaboratório.

OBS2: Veja no Apêndice C as especificações do fabricante para o diodo 1N4001-7.

OBS3: Consultando um livro texto, obtenha as expressões analíticas para as tensõeseficaz e média nos seguintes casos:

a) Retificador senoidal de Meia Onda

b) Retificador senoidal de Onda Completa.

2.1 Dados para o projeto

Ventrada=125Vef

Transformador: Rprimario=70Ω

Rsecundario=2Ω

Indutor: L=350mH

Rx = 10Ω

Capacitor 1000µF

Rfio=RF= 0,33Ω e RL=120Ω

Potenciômetro Pmax = 500Ω

IMPORTANTE: Adote em todos os casos Ventrada = 125Vef (e não 110Vef), escalandoproporcionalmente a tensão obtida no secundário.

2.2 Para o circuito da figura 1 calcule:

Figura 1: Ensaio de retificador com filtro capacitivo

Exp. 1 – Retificadores B–3

2.2.1 A resistência total equivalente do secundário (RST);

RST =

2.2.2 Valor da Tensão CC na Saída;

VDC =

2.2.3 Corrente de Surto Máxima nos Diodos;

ISURTO =

B–4 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 1

2.2.4 Corrente Média nos Diodos;

IM =

2.2.5 Valor Eficaz da Componente Alternada de Saída;

VSef =

2.2.6 Corrente de Pico Repetitiva;

Ip =

Exp. 1 – Retificadores B–5

2.2.7 Corrente Eficaz no Diodo;

Ief =

2.2.8 Desenhe a seguir um esboço da forma de onda da tensão de saída, indicando osvalores de tensão calculados acima e a frequência. Desenhe também um esboço daforma de onda da corrente nos diodos, indicando os valores de corrente calculadosacima e a frequência.

B–6 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 1

2.3 Para o circuito da figura 2 calcule:

Figura 2: Ensaio de retificador com filtro indutivo a entrada

2.3.1 Valor Eficaz da Componente Alternada de Saída;

Vef =

2.3.2 Valor da Tensão CC na Saída;

VDC =

2.3.3 Corrente Média na Carga;

IM =

Exp. 1 – Retificadores B–7

2.3.4 Valor Eficaz da Componente Alternada da Corrente na Carga;

Ief =

2.3.7 Carga mínima (resistência de carga máxima).

RLmax =

2.3.8 Anexe a seguir um esboço da forma de onda da tensão de saída, indicando osvalores de tensão calculados acima e a frequência. Faça também um esboço da formade onda da corrente na carga, indicando os valores de corrente calculados acima e afrequência.

B–8 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 1

3. Procedimento Experimental

3.1 Transformador

O transformador a ser utilizado é do tipo da figura 3.O seu primário é constituído por dois enrolamentos, e pode ser alimentado por 110Vef ou220Vef e o secundário fornece 18Vef com terminal central (CT). Note no entanto que atensão de alimentação da rede elétrica é de 125Vef e não 110Vef.

Para alimentação de 110V (125V) os dois enrolamentos do primário devem sercolocados em paralelo e para 220V os enrolamentos devem ser colocados em série.Para as ligações destes enrolamentos, deve ser verificada a polaridade de tal forma acolocar as bobinas AB e CD do primário em paralelo e não em contr-fluxo.

Figura 3: Transformador

Exp. 1 – Retificadores B–9

3.2 Retificador de Meia Onda

3.2.1 Monte um retificador de meia onda (figura 4), conecte o osciloscópio comoindicado e imprima as formas de onda da tensão no diodo e da tensão na carga em ummesmo gráfico através do programa PEE54600B. Anexe após esta folha as formas deonda obtidas.

Meça através do osciloscópio o valor médio e o valor eficaz da tensão sobre a carga R(clicando sobre o botão Voltage, selecionando o canal do osciloscópio e escolhendo aOpção Vavg para o valor médio e Vrms para o valor eficaz).

Canal Vef (V) ( Vrms) Vmed (V) (Vavg)X tensão sobre o

DiodoY tensão sobre a

carga

Figura 4: Retificador de meia onda

3.2.2 Explique porque o terra do osciloscópio foi inserido como indicado na figura 4.

B–10 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 1

3.3 Retificador de Onda Completa

3.3.1 Monte um retificador de onda completa em ponte (figura 5). Conecte o terminal deterra do osciloscópio no ponto "D" e imprima as formas de onda (em um mesmo gráfico)medidas sobre os diodos, pontos "B" e "C". Imprima também a forma de onda medidasobre a carga, ponto "A", sincronizada com a ponto B (em um mesmo gráfico). Anexeas formas de onda.

3.3.2 Meça como descrito no item 3.2.1 o valor médio e o valor eficaz da tensão sobre acarga RC.

Figura 5: Retificador de onda completa.

Vef (V) Vmed (V)

3.4 Ensaios com o Retificador de Onda Completa com Filtro Capacitivo

Figura 6: Ensaio de retificador com filtro capacitivo

Exp. 1 – Retificadores B–11

3.4.1 Meça o valor dos resistores e em seguida monte o circuito da figura 6 tendo aprecaução de ligar o capacitor eletrolítico com a polaridade correta. Os terminais doindutor devem ser curto-circuitados. O reostato deve ser colocado na posição demínimo (resistência nula).

RF (Ω)

RC (Ω)

3.4.2 Com o transformador em vazio (secundário desligado) meça o valor eficaz datensão eg(t) do secundário com o multímetro da bancada e em seguida conecte ocircuito e meça a nova tensão eficaz eg(t). Comente.

Tensão do Trafo (eg) Vef (V)

Em vazio

Com carga

3.4.3 Com o osciloscópio, determine a tensão máxima sobre RF ( selecione o botãoVoltage, opção Vmáx). Imprima a forma de onda. Qual o valor da corrente de picoobservada? Compare este valor com o teórico esperado e com o valor máximoespecificado no manual do fabricante do diodo.

IF (pico)

B–12 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 1

3.4.4 Meça a tensão contínua com o multímetro e meça o Vef da componente alternadana saída com os osciloscópio e com o multímetro. Compare os valores entre si e com osvalores teóricos esperados.

OBS: Para se medir a tensão alternada, coloque o osciloscopio na opção AC,selecione o botão voltage, opção Vrms.

Vmed (V) - multímetro Vef (V) - multímetro Vef (V) - osciloscópio

3.4.5 Coloque o multímetro de mão na escala de corrente em série com a carga(potenciômetro acrescido de 120Ω) e o multímetro da bancada para medir VsaídaDC (VDC)conforme a figura abaixo e levante a curva de regulação, isto é, a curva da tensão nasaída Vs pela corrente de saída, variando o potenciômetro. Meça também para cadaponto do levantamento a tensão alternada de saída (pico a pico, medida com oosciloscópio selecionando Voltage, opção Vpp, com a forma de onda em AC). Imprima aforma de onda da tensão alternada de saída (calcule o fator de forma – isto é, a relaçãoentre o valor de pico e o valor eficaz – para a forma de onda de saída) e determine ofator de ondulação (f.o.) onde f.o. = Vef/VDC × 100% para Rcarga = 120Ω (pior caso).

Exp. 1 – Retificadores B–13

RTOTAL =R+120Ω

VDC IS Vpp

f.o. =

B–14 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 1

3.5 Ensaios com o Retificador de Onda Completa com Filtro Indutor

Figura 7: Ensaio de retificador com filtro indutivo a entrada

3.5.1 Antes de montar o circuito da Figura 7, meça o valor da resistência do indutorcom o multímetro da bancada.

Rx com ohmímetro

3.5.2 Monte o circuito da figura 7, com o indutor. Siga os procedimentos abaixo:

3.5.3 Com as pontas de prova sobre RF e sobre o ponto A, observe as formas deonda com o osciloscópio no modo AC, para o indutor em operação e a seguir curto-circuitado. Imprimir as formas de onda para ambos os casos e comentar as diferenças.

Exp. 1 – Retificadores B–15

3.5.4 Com o indutor em operação, varie o potenciômetro e observe em RF a forma deonda da corrente nos diodos com o osciloscópio no modo DC. Imprima e explique ocomportamento observado.

3.5.5 Com o potenciômetro no mínimo, meça a tensão contínua na saída com omultímetro da bancada, anote o Vef da tensão alternada (com o osciloscópio) ecompare com os valores teóricos esperados.

Vef (V) Vméd (V)

B–16 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 1

3.5.6 Levante a curva da tensão na saída Vs pela corrente de saída (curva deregulação) variando o potenciômetro. Levante também a curva de tensão alternada desaída pico a pico (no osciloscópio selecione Voltage, opção Vpp, com a forma de ondaem AC) em função da corrente de saída. Determine o fator de ondulação.

RTOTAL =R+120Ω

VDC IS Vpp

f.o. =

Exp. 1 – Retificadores B–17

4. Conclusões

(use o verso se necessário)

PSI 2325 EXPERIMENTO 1

Curvas de Schade

B–20 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 1 – Curvas de Schade

Curvas de Schade – Exp. 1 – Retificadores B–21

B–22 Laboratório de Eletrônica I – Exp. 1 – Curvas de Schade