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Curso de electrónica - parte 07 Retificação de CA

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Curso de electrónica - parte 07 Retificação de CA

Mensagem  joseflor em Qua 3 Dez 2008 - 10:55

Índice do curso aqui
Votação sobre "Curso de Electrónica – por José Flor"

Introdução à electrónica básica
Parte 7
Rectificação de Corrente Alternada


A rectificação de corrente alternada, ou seja, a sua transformação em corrente contínua, é conseguida pelo emprego de elementos semicondutores como os rectificadores de estado sólido, principalmente os díodos de silício. Uma das principais aplicações praticas do díodo é a do processo de rectificação, pelo qual uma tensão alternada com valor médio zero, como representa a figura 1, é convertida em uma tensão com valor médio ou nível DC (CC - corrente contínua) maior que zero. O circuito necessário é o mostrado na figura 2, com um díodo ideal (circuito aberto na região de não condução, isto é, a corrente no díodo é nula). Para a tensão sinusoidal de entrada V definida no intervalo de 0 a π, como demonstra a figura 3, a polaridade da tensão nos terminais do díodo é tal que resulta uma representação de curto circuito (vd = 0 V), pois o seu ânodo encontra-se em potencial positivo, em relação ao seu cátodo, o que equivale a dizer que o componente encontra-se correctamente polarizado. Para a tensão sinusoidal de entrada V definida no intervalo de π a 2π como mostra a figura 4, resulta a representação de circuito aberto, pois o díodo encontra-se inversamente polarizado, já que o seu cátodo encontra-se neste instante, em um potencial mais positivo que seu ânodo. Figura 5 - Devido às características de circuito aberto do díodo ideal, a tensão de saída VS é igual a zero.
Consideremos que pela resistência R de carga, passe corrente pulsante como forma de onda semelhante à que mostramos na figura. Coloquemos , em paralelo com a resistência, um condensador de capacitância elevada. Teremos o circuito da figura 5. Explicando o que acontece com a ajuda da figura 6 e 7, então, acontece o seguinte: quando a corrente, na resistência, flui de A até o ponto O, que corresponde à amplitude máxima, o condensador C carrega-se com sua máxima carga. A figura 6 mostra o que acontece sem a presença do condensador, e a figura 7 mostra o que acontece com a presença do mesmo. Quando a corrente decresce, o que corresponde ao trecho OB, o condensador começa a descarregar-se, através da resistência R, e continua se descarregando durante o tempo em que o díodo não conduz. Como a descarga é lenta, o condensador não chega a atingir carga zero, produzindo o trecho OX. A corrente fica bem mais próxima da forma de corrente contínua. O circuito RC é chamado de filtro RC. A filtragem é tão mais eficiente quanto maior é o produto RC, embora, na prática, esse produto tenha limitações. O filtro RC é o mais elementar que existe, porém os filtros mais eficientes são construídos de indutores e condensadores.
Nas figuras 8 pode ver os vários tipos de filtros.
A: L – RC B: L – LC C: L – RC D: L – LC
E: T – RC F: T – LC G: π – RC H: π – LC
O filtro mais eficiente é aquele formados por indutores e condensador. De fato, analisemos o circuito π com L e C. Sabemos que o indutor se opõe à passagem de corrente variável e que o condensador é pouco resistente a ela. Então, a corrente variável tende a descarregar-se para a terra, através do 1º condensador, e a parcela que tenta passar pelo indutor fica bastante amortecida, sofrendo nova descarga para a terra, através do 2º condensador, melhor ainda mais filtragem.
Dizemos que o rectificador é de meia onda quando ele aproveita somente a metade do ciclo da corrente a ser rectificada. O transformador é um dispositivo que serve para modificar as características de uma corrente alternada ou pulsante. Assim, teoricamente, usando o transformador, podemos elevar ou abaixar a corrente e a tensão de uma fonte alternada ou pulsante a qualquer valor. Entretanto, essas modificações devem obedecer à lei da conservação da energia, pois o transformador não cria energia, mas apenas a modifica. Por exemplo, se temos um gerador que fornece 100 V a 1 A, potencia de 100 W, com o transformador podemos aumentar a tensão para qualquer valor, mas a corrente abaixa para que a potencia continue a mesma. Assim, se quisermos transformar os 100 V para 500 V, podemos fazê-lo usando um transformador, mas a corrente máxima que esse transformador pode fornecer será de 0,2 A. Multiplicando 500 V por 0,2 A temos os tais 100 W de potência. A figura 9 mostra-nos um circuito em que o díodo não está ligado directamente à fonte de CA (corrente alternada da nossa rede eléctrica), mas é utilizado um transformador que fornece tensão mais baixa que a rede, para o díodo rectificador. A figura 10 mostra-nos um rectificador de onda completa. Trata-se de um circuito rectificador de dois semiciclos da onda. A figura 11 mostra-nos as formas de ondas do rectificador de onda completa. O gráfico de cima mostra a onda no primeiro transformador e o gráfico de baixo mostra a onda no 2º transformador.

Figuras 1 a 11
Para obter a imagem em tamanho real, clique aqui.

Nota:
Onde se lê "π", é PI. Parece um n mas não é.


José António Flor de Sousa


Última edição por joseflor em Seg 14 Set 2009 - 14:15, editado 6 vez(es)

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Curso de electrónica - parte 07 Rectificador em ponte

Mensagem  joseflor em Qua 3 Dez 2008 - 11:02

Retificador em ponte


Para alargar a imagem, clique aqui.


O rectificador em ponte também é um tipo de circuito muito empregado na prática. Veja figura 12. Empregam-se 4 díodos rectificadores (como indicado no esquema) ou uma ponte rectificadora e um transformador simples, que não tenha derivação central. Este tipo de rectificador é chamado também de onda completa. Cada díodo é chamado de braço da ponte, sendo a carga conectada aos terminais da ponte que não estão ligados ao transformador conforme podemos ver na figura 1.
Para compreender como funciona o circuito, suponhamos que, para o meio ciclo positivo de tensão aplicada ao primário do transformador, seu secundário tenha o ponto A positivo e, evidentemente, o B negativo. Nestas condições, o ponto 1 da ponte rectificadora também apresenta o mesmo potencial que o ponto A, que, no momento, é mais positivo em relação ao ponto 2 da ponte, o que possibilita ao díodo D1 conduzir, por sua vez, o ponto 4 da ponte também é mais positivo que o ponto 3, o qual apresenta o mesmo potencial que o ponto B do transformador, permitindo que o díodo D3 também conduza. Assim os doidos D1 e D3 ficam em série com a carga e conduzem. Por lado, os díodos D4 e D2 ficam polarizados no sentido inverso e não conduzem. A corrente, no semiciclo com traço cheio, na figura 40 (sentido real). Quando o semi-ciclo inverte no primário, o ponto A, que supomos positivo, fica negativo, enquanto que o ponto B, que era negativo, torna-se positivo. Nesta nova situação, os doidos. D2 e D4 conduzem, porém os doidos D1 e D3 não, pois encontram-se inversamente polarizados, ou seja, ânodo negativo em relação ao cátodo. O sentido real da corrente é,então, o que indicamos com linhas tracejadas. Desta maneira, na carga, a corrente circula no mesmo sentido, durante ambos os semiciclos, portanto, há rectificação de onda completa.

Para melhor entender o fluxo de electrões deixo a mesmo imagem de cima dividida pelos dois circuitos de acordo com a condução do semi-ciclo (pico positive ou negativo).

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