ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos
PSI 2307 – Laboratório de Eletrônica
Exp.1 – Retificadores
Turma: ( ) SEG - T1-2 ( ) TER – T3 ( ) SEX – T4-5
Prof(s):
Data da realização do experimento: NOTA:
Bancada no:
Equipe: CÓPIA DO PROFESSOR
1o sem. 2004
Eletrônica Experimental Retificadores Exp. 1-1
Observação importante: Adote em todos os casos Ventrada = 125Vef (e não 110Vef), escalando proporcionalmente a tensão obtida no secundário
1. Objetivos O experimento de Retificadores tem como principais objetivos:
• familiarização com de técnicas de projeto de circuitos retificadores;
• comparação das aproximações feitas, neste projeto, com a prática;
• familiarização com técnicas de medidas e com os equipamentos do laboratório.
2. Projeto (a ser realizado ANTES da aula experimental) Lembrete:
Tensão Eficaz
∫=T
ef dttvT
V0
2 )(1
Tensão Média
∫=T
DC dttvT
V0
)(1
Retificador senoidal de meia onda 2
máxV
πmáxV
Retificador senoidal de onda completa 2
máxV
πmáxV⋅2
Retificador de onda triangular de onda completa 3
máxV
2máxV
2.1 Deterrmine os itens solicitados, utilizando as Curvas de Schade [ANEXO 1] e
considerando o pior caso (P=0) para o circuito da figura 1.
Ventrada = 125Vef
Transformador:
Rprimário = 70Ω
Rsecundário = 2Ω
Ip_máx_diodo = 10A
Indutor curto circuitado
Capacitor 1000µF
Rfio ≅ RF = 0,33Ω
Pmax = 500Ω
Figura 1: Retificador com filtro capacitivo
. 2.1.1 Resistência total equivalente do secundário: RST = Rprim_refletido_sec + Rsec + Rfio = (18/110)2 . 70 + 2 + 0,33 ≅ 4,2 Ω RST = 4,2 Ω
Retificadores Exp. 1-2 Eletrônica Experimental
2.1.2 Valor da tensão média na saída: ωRcargaC = 2.π.60.120.1000µ = 45,24 RST / Rcarga = 4,2 . 120 = 0,035 ⇒ 3,5% VPICOsec = Vp = 125.(18/110)1/2 – 2.0,7 = 27,4V Do gráfico 2: VDC / Vp . 100% = 87% ⇒ VDC ≅ 0,87 x 27,4 ≅ 24,0 V VDC = 24,0 V 2.1.3 Corrente de surto nos diodos: Isurto = Vp / RST = 27,6 / 4,2 = 6,6 A Isurto = 6,6 A 2.1.4 Corrente média nos diodos: IM = Icarga / 2 = (VDC / Rcarga) / 2 = (24,0 . 120) / 2 = 0,1 A IM = 100 mA 2.1.5 Valor eficaz da componente alternada de saída: Do gráfico 3: Vef / VDC . 100% = 1,4% ⇒ Vef = 1,4 . 24,0 ≅ 0,336 V Vef = 336mV 2.1.6 Corrente de pico repetitiva nos diodos: Do gráfico 5: Ip/IM= 8,5 ⇒ Ip = 8,5 x 100m = 850 mA n.ωRcargaC = 2 45,24 = 90,48 (RST / Rcarga)/n = (4,2 . 120) / 2 = 0,035 / 2 ⇒ 1,75% Ip = 850 mA 2.1.7 Corrente eficaz nos diodos: Do gráfico 4: Ief/IM = 2,8 ⇒ Ief = 2,8 x 0,1A ≅ 280mA Ief = 280mA
Eletrônica Experimental Retificadores Exp. 1-3
2.1.8 Desenhe as formas de onda da tensão de saída, da corrente nos diodos e da corrente na
carga, indicando adequadamente os valores de tensão, corrente e tempo.
Retificadores Exp. 1-4 Eletrônica Experimental
2.2 Deterrmine os itens solicitados, considerando o pior caso (P=0) para o circuito da figura 2.
Ventrada=125Vef
Transformador:
Rprimário=70Ω
Rsecundário=2Ω
Ip_máx_diodo = 10A
Indutor:
L=350mH
Rx = 10Ω
Capacitor 1000µF
Rfio=RF= 0,33Ω
Pmax = 500Ω Figura 2: Retificador com filtro indutivo à entrada
2.2.1 Valor eficaz da componente alternada de saída:
( )1LC4
13
)v2E(4E
2dG
ca−ωπ
−=
Esta componente tem o dobro da freqüência da rede e é aproximadamente senoidal. Vef = Eca / 21/2 Vef = 2.2.2 Valor da tensão média na saída:
)v2E(2
)v2E(RR
R2V dGdG
cx
cDC −
π≈−
+π=
VDC = 2.2.3 Corrente média na carga: Icarga = (VDC / Rcarga) = Icarga = 2.2.4 Valor Eficaz da Componente Alternada da Corrente na Carga: Ief = (Vef / Rcarga) = Ief = 2.2.7 Carga mínima (resistência de carga máxima): RcargaMÁX = RBLEEDER = 3 ω L = 3 . 2.π..60.350m = RcargaMÁX =
Eletrônica Experimental Retificadores Exp. 1-5
2.2.8 Desenhe as formas de onda da tensão de saída e da corrente na carga, indicando
adequadamente os valores de tensão, corrente e tempo.
Retificadores Exp. 1-6 Eletrônica Experimental
Observações importantes: § Antes de conectar a alimentação (125Vef) à placa experimental, certifique-se de que o
circuito a ser ensaiado esteja montado corretamente; § Sempre desconectar a alimentação (125Vef) da placa experimental ao finalizar as
medidas referentes a um dado circuito (uma determinada montagem).
3. Procedimento Experimental
3.1 Retificador de Meia Onda 3.1.1 Monte o retificador de meia onda da figura 3.
OBS.: Como Ventrada = 125Vef, então no secundário temos: 20,45Vef e não 18Vef
Figura 3: Retificador de meia onda 3.1.2 Conecte o osciloscópio como indicado e meça o valor médio e o valor eficaz da tensão
sobre a carga Rc. (Para isso, selecione em seqüência: o botão Voltage, o canal do osciloscópio e a opção do tipo de tensão desejado, VAVG para o valor médio e VRMS para o valor eficaz).
Vmed (V) (VAVG) Vef (V) (VRMS)
calculado medido calculado medido
no diodo (canal X)
na carga (canal Y)
3.1.3 Meça simultaneamente as formas de onda da tensão no diodo e na carga. Imprima as
mesmas em um mesmo gráfico, através do programa PEE54600B. Identifique adequadamente e anexe a folha com o gráfico impresso ao relatório [ANEXO 2].
3.1.4 Explique porque o terra do osciloscópio foi conectado como indicado na figura 3 (isto é,
porque o terra das duas pontas teve que ser ligado num mesmo ponto?).
Eletrônica Experimental Retificadores Exp. 1-7
3.2 Retificador de Onda Completa 3.2.1 Monte o retificador de onda completa em ponte da figura 4.
OBS.: Como Ventrada = 125Vef, então no secundário temos: 20,45Vef e não 18Vef
Figura 4: Retificador de onda completa. 3.2.2 Conecte o terminal de terra do osciloscópio no ponto "D" e imprima as formas de onda
(em um mesmo gráfico) medidas sobre os diodos (pontos "B" e "C") [ANEXO 3]. 3.2.3 Meça e imprima a forma de onda sobre a carga (ponto "A"), sincronizada com a tensão
nos diodos (ponto B) [ANEXO 4]. 3.2.4 Meça com o osciloscópio o valor médio e o valor eficaz da tensão sobre a carga RC.
Vmed (V) (VAVG) Vef (V) (VRMS)
calculado medido calculado medido
Retificadores Exp. 1-8 Eletrônica Experimental
Observações importantes: § o capacitor utilizado é eletrolítico, donde a polaridade correta deve
ser respeitada ao colocálo no circuito; § os terminais do indutor devem ser curto-circuitados nesta montagem; § o potenciômetro deve ser colocado na posição de mínimo (P ≅ 0).
3.3 Retificador de Onda Completa com Filtro Capacitivo 3.3.1 Meça o valor dos componentes, teste os diodos com o multímetro e em seguida monte o
retificador de onda completa com filtro capacitivo da figura 5.
Ventrada = 125Vef
Transformador:
Rprimário = 70Ω
Rsecundário = 2Ω
Ip_máx_diodo = 10A
Indutor curto circuitado
Capacitor 1000µF
Rfio ≅ RF = 0,33Ω
Pmax = 500Ω
Figura 5: Retificador com filtro capacitivo
projetado / nominal medido
Rprimário (Ω) 70
Rsecundário (Ω) 2
C (µF) 1000
RF (Ω) 0,33
RC (Ω) 120
Pmin (Ω) 0
Pmáx (Ω) 500
3.3.2 Com o transformador em vazio (secundário desligado) meça o valor eficaz da tensão
eg(t) do secundário com o multímetro da bancada e em seguida conecte o circuito e meça a nova tensão eficaz eg(t). Com o circuito conectado meça e imprima a forma de onda no secundário [ANEXO 5].
Vef SEC(V) (VRMS)
calculado medido
em vazio
com carga
3.3.3 Comente.
Eletrônica Experimental Retificadores Exp. 1-9
3.3.4 Meça e imprima a forma de onda sobre o resistor RF [ANEXO 6]. 3.3.5 Determine a corrente de pico nos diodos (indicando claramente como a determinou).
Anote o resultado na Tabela 1. 3.3.6 Compare a corrente de pico determinada com a especificação de corrente máxima
suportada pelos diodos utilizados na montagem. Comente 3.3.7 Meça com o osciloscópio e imprima a forma de onda da tensão alternada na saída
[ANEXO 7]. 3.3.8 Determine ou meça as tensões e correntes com o multímetro e/ou oscilóscopio
conforme indicado na Tabela 1 com o osciloscópio e com o multímetro a tensão média na saída e a tensão eficaz da componente alternada na saída. Anote os resultados na Tabela 1.
3.3.9 Determine o fator de ondulação (f.o.) a situação de pior caso.
f.o. (para Rcarga = 120Ω) = (Vef/VDC)× 100% =
Tabela 1 – Resultados correspondentes ao ensaio com o Retificador de Onda Completa com
Filtro Capacitivo na situação de pior caso (Rcarga = 120Ω)
calculado (projeto)
medido c/ osciloscópio
medido c/ multímetro
determinado experimental-
mente
desvio máx. (%)
VDC (V) ------
Vef (V) ------
Icarga (mA) ------- ------
IM_diodos (mA) ------- -------
Ip (mA) ------- -------
f.o. (Rc=120Ω) ------- -------
3.3.10 Comente e justifique eventuais discrepâncias nos resultados da Tabela 1.
Retificadores Exp. 1-10 Eletrônica Experimental
3.3.11 Variando o potenciômetro do seu valor mínimo (P ≅ 0) ao máximo (P≅ 500 Ω), preencha a tabela 2 com os valores medidos da corrente média na carga (Icarga), da tensão média na saída (VDC), do valor pico a pico (Vpp) e eficaz da componente alternada da tensão de saída (Vef).
Rcarga =
P + 120Ω
(Ω)
Icarga (mA)
(multímetro de mão)
VDC (V)
(multímetro da bancada)
Vpp (V)
(osciloscópio)
Vef (mV)
)32/(Vpp
120
~620
3.3.12 Levante a curva de regulação, isto é, a curva da tensão na saída (VDC) pela corrente de
saída (Icarga) [ANEXO 8]. 3.3.13 Determine o regulação de carga (R.C.) para a situação de pior caso (Rcarga=120Ω).
R.C. (Rcarga = 120Ω)) = (VDCvazio – VDCcarga) / VDCvazio × 100% =
3.3.14 Comente os resultados dos itens 3.3.11 a 3.3.13.
Eletrônica Experimental Retificadores Exp. 1-11
Observações importantes: § o capacitor utilizado é eletrolítico, donde a polaridade correta deve
ser respeitada ao colocálo no circuito; § os terminais do indutor NÃO devem ser curto-circuitados nesta
montagem; § o potenciômetro deve ser colocado na posição de mínimo (P ≅ 0).
3.4 Retificador de Onda Completa com Filtro Indutivo 3.4.1 Meça os valores correspondentes do indutor (Rx e L) e em seguida monte o retificador
de onda completa com filtro indutivo da figura 6.
Ventrada=125Vef
Transformador:
Rprimário=70Ω
Rsecundário=2Ω
Ip_máx_diodo = 10A
Indutor:
L=350mH
Rx = 10?
Capacitor 1000µF
Rfio=RF= 0,33Ω
Pmax = 500Ω Figura 6: Retificador com filtro indutivo à entrada
projetado / nominal medido
Rx (Ω) 70
L (mH) 2 3.4.2 Meça e imprima a forma de onda sobre o resistor RF [ANEXO 9]. 3.4.3 Determine a corrente de pico nos diodos (indicando claramente como a determinou).
Anote o resultado na Tabela 2. 3.4.4 Compare a corrente de pico determinada com a especificação de corrente máxima
suportada pelos diodos utilizados na montagem. Comente 3.4.5 Meça com o osciloscópio e imprima a forma de onda da tensão alternada na saída
[ANEXO 10].
Retificadores Exp. 1-12 Eletrônica Experimental
3.4.6 Determine ou meça as tensões e correntes com o multímetro e/ou oscilóscopio conforme indicado na Tabela 2 com o osciloscópio e com o multímetro a tensão média na saída e a tensão eficaz da componente alternada na saída. Anote os resultados na Tabela 2.
3.4.7 Determine o fator de ondulação (f.o.) a situação de pior caso.
f.o. (para Rcarga = 120Ω) = (Vef/VDC)× 100% =
Tabela 2 – Resultados correspondentes ao ensaio com o Retificador de Onda Completa com Filtro Indutivo na situação de pior caso (Rcarga = 120Ω)
calculado (projeto)
medido c/ osciloscópio
medido c/ multímetro
determinado experimental-
mente
desvio máx. (%)
VDC (V) ------
Vef (V) ------
Icarga (mA) ------- ------
IM_diodos (mA) ------- -------
Ip (mA) ------- -------
f.o. (Rc=120Ω) ------- -------
3.4.8 Comente e justifique eventuais discrepâncias nos resultados da Tabela 2.
Eletrônica Experimental Retificadores Exp. 1-13
3.4.9 Variando o potenciômetro do seu valor mínimo (P ≅ 0) ao máximo (P≅ 500 Ω),
preencha a tabela 2 com os valores medidos da corrente média na carga (Icarga), da tensão média na saída (VDC), do valor pico a pico (Vpp) e eficaz da componente alternada da tensão de saída (Vef).
Rcarga =
P + 120Ω
(Ω)
Icarga (mA)
(multímetro de mão)
VDC (V)
(multímetro da bancada)
Vpp (V)
(osciloscópio)
Vef (mV)
)32/(Vpp
120
~620
3.4.10 Levante a curva de regulação, isto é, a curva da tensão na saída (VDC) pela corrente de
saída (Icarga) [ANEXO 11]. 3.4.11 Determine o regulação de carga (R.C.) para a situação de pior caso (Rcarga=120Ω).
R.C. (Rcarga = 120Ω) = (VDCvazio – VDCcarga) / VDCvazio × 100% =
3.4.12 Comente os resultados dos itens 3.4.9 a 3.4.11.
B–15 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1 – Curvas de Schade
Eletrônica Experimental Retificadores Exp. 1-15
ANEXO 1 – CURVAS DE SCHADE
B–16 Laboratório de Eletrônica – Exp. 1 – Curvas de Schade
Retificadores Exp. 1-16 Eletrônica Experimental