Prática-Teórica 01 – Retificadores Monofásicos
Eletrônica de Potência - Laboratório
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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA
CURSO TÉCNICO DE ELETRÔNICA Eletrônica de Potência
AULA PRÁTICA-TEÓRICA 01 RETIFICADORES MONOFÁSICOS
1 INTRODUÇÃO Esta aula mista entre laboratório e teoria tem por objetivo instigar os estudantes ao
estudo de retificadores monofásicos, por meio de montagem, simulação e de cálculos referentes aos circuitos e elementos em estudo. As medições realizadas e as observações de formas de onda nos circuitos simulados visam motivar o estudante a buscar as respostas teóricas para as questões e problemas relacionados com o assunto em pauta.
Em síntese, objetiva-se: Ensaiar motores de corrente contínua; Realizar cálculos teóricos com retificadores monofásicos; Simular retificadores monofásicos; Comprovar o funcionamento dos circuitos; Analisar criticamente os resultados obtidos.
2 ENSAIO DO MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA 2.1 Dados de Placa
Para o motor de corrente contínua disponível no laboratório, anote abaixo os principais dados de placa. Tensão nominal = ___________ Corrente máxima = __________ Rotação nominal = ___________
2.2 Ensaio do Motor
Ajuste a fonte de alimentação para as tensões conforme indicado na tabela 1. A seguir, meça tensão e corrente no motor, anotando os valores na tabela.
Uma foto da montagem com a fonte ajustada para 24 V e conectada ao motor, é mostrada na Figura 1.
Atente que será aplicada uma tensão um pouco superior no motor, mas não a ponto de danificar o mesmo.
Na tabela 1, calcule a potência que o motor está processando, a partir dos valores medidos.
Note ainda que na tabela 1 receberam destaque as linhas onde a tensão aplicada ao motor é igual a sua tensão nominal (24 V) e onde é a metade deste valor (12 V), indicando duas situações comuns de funcionamento do mesmo.
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Figura 1 - Foto do motor conectado na fonte e em funcionamento.
Tabela 1 – Resultados do ensaio do motor de corrente contínua.
Tensão na fonte VF [V]
Tensão no motor VM [V]
Corrente no motor IM [mA]
Potência no motor PM [W]
0 5 10 12 15 20 24 25
2.3 Obtenção do Circuito Equivalente do Motor
Utilizando uma ponte para medir resistências, indutâncias e capacitâncias (RLC), obtenha a resistência do motor (resistência ôhmica dos enrolamentos) e indutância (com o rotor parado).
A seguir, anote os valores obtidos no circuito equivalente da Figura 2. Calculando a reatância indutiva, determine se o circuito é predominantemente resistivo
ou indutivo. Atente para a frequência utilizada no equipamento de medição (100 Hz).
VM
RM = _______
+
-
M
IM
LM = _______
Figura 2 - Circuito equivalente do motor de corrente contínua.
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3 RETIFICADORES MONOFÁSICOS DE MEIA ONDA 3.1 Retificador Monofásico de Meia Onda
Considerando o circuito mostrado na Figura 3, calcule as variáveis solicitadas na tabela 2. A tensão da fonte de alimentação (vi) é de 16 V (eficazes).
A seguir, simule o circuito e anote os valores obtidos na tabela.
vM
D1
RM
LM
+
-
vi
+
-
iM
Figura 3 - Circuito do retificador de meia onda com carga RL.
Tabela 2 – Resultados para o retificador de meia onda.
Variável Descrição Valor calculado Valor simulado VM_pk Tensão de pico no motor Vavg_pk Tensão média no motor IM_pk Corrente de pico no motor Iavg_pk Corrente média no motor
3.2 Retificador Monofásico de Meia Onda com Diodo de Roda-Livre
Considerando o circuito mostrado na Figura 4, calcule as variáveis solicitadas na tabela 3. A tensão da fonte de alimentação (vi) é de 16 V (eficazes).
A seguir, simule o circuito e anote os valores obtidos na tabela.
vM
D1
RM
LM
+
-
vi
+
-
iD1
D2
iD2
iM
Figura 4 - Circuito do retificador de meia onda com diodo de roda-livre e carga RL.
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Tabela 3 – Resultados para o retificador de meia onda com diodo de roda livre. Variável Descrição Valor calculado Valor simulado
VM_pk Tensão de pico no motor Vavg_pk Tensão média no motor IM_pk Corrente de pico no motor Iavg_pk Corrente média no motor
4 RETIFICADORES MONOFÁSICOS DE ONDA COMPLETA 4.1 Retificador Monofásico de Onda Completa e Derivação Central
Considerando o circuito mostrado na Figura 5, calcule as variáveis solicitadas na tabela 2. A tensão de cada fonte de alimentação (v1 = v2) é de 16 V (eficazes).
A seguir, simule o circuito e anote os valores obtidos na tabela.
v1
+
-
v2
+
-
D1
D2
vM
RM
LM
+
-
iM
Figura 5 - Circuito do retificador de onda completa com derivação central e carga RL.
Tabela 4 – Resultados para o retificador de onda completa e derivação central.
Variável Descrição Valor calculado Valor simulado VM_pk Tensão de pico no motor Vavg_pk Tensão média no motor IM_pk Corrente de pico no motor Iavg_pk Corrente média no motor
4.2 Retificador Monofásico de Onda Completa em Ponte
Considerando o circuito mostrado na Figura 6, calcule as variáveis solicitadas na tabela 2. A tensão da fonte de alimentação (vi) é de 16 V (eficazes).
A seguir, simule o circuito e anote os valores obtidos na tabela. Tabela 5 – Resultados para o retificador de onda completa e derivação central.
Variável Descrição Valor calculado Valor simulado VM_pk Tensão de pico no motor Vavg_pk Tensão média no motor IM_pk Corrente de pico no motor Iavg_pk Corrente média no motor
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vM
D1RM
LM
+
-
vi
+
-
iM
D3
D2 D4
Figura 6 - Circuito do retificador de onda completa em ponte com carga RL.
5 RESUMO DE CÁLCULO Para cada circuito a seguir, anote as principais expressões utilizadas no cálculo das
variáveis solicitadas no decorrer desta aula.
5.1 Retificador de Meia Onda com Carga Resistiva
VM _ pk =
I M _ pk =
VM _ avg =
I M _ avg =
5.2 Retificador de Meia Onda com Carga RL
VM _ pk =
I M _ pk =
VM _ avg =
I M _ avg =
5.3 Retificador de Meia Onda com Diodo de Roda-Livre
VM _ pk =
I M _ pk =
VM _ avg =
I M _ avg =