Exercicios Retificadores e Filtros

Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica
Lista VI de Eletrônica Analógica I – Retificadores e Filtro Capacitivo
Prof. Gabriel Vinicios Silva Maganha (http://www.gvensino.com.br)
Lista de Exercícios 6 de Eletrônica Analógica
Introdução Teórica
Os elementos chamados reativos (Capacitores e Indutores) tem a propriedade de armazenar energia em seu interior.
Nos circuitos que convertem AC em DC, chamados Retificadores, tais componentes possuem um papel especial, pois
a energia armazenada em seu interior pode ser utilizada para diminuir as ondulações da saída do retificador. Dessa
forma, a tensão fica mais constante e o valor da tensão média na carga também se eleva.
Nesta lista de exercícios, você terá de dimensionar os filtros de fontes lineares com transformador e retificador.
A sua situação enquanto Técnico
Você está disputando uma vaga como técnico em Eletrônica para uma empresa misteriosa, que você não sabe bem
se é do Afeganistão ou do Uzbequistão. O nome da empresa é “Solutions4All”. De qualquer forma, você precisa do
emprego para continuar podendo comprar ingressos e assistir aos jogos do seu time do coração.
A prova do processo de seleção segue abaixo. Boa sorte!
1. Um transformador tem um secundário com uma tensão de 12V + 12V (Sempre que dissermos isto,
estamos nos referindo a um Transformador com Center Tape com uma tensão de 12V na parte de
cima e 12V na parte de baixo. Lembre-se disso.) Qual será a tensão de pico no secundário inteiro?
( A ) 16,97V
( B ) 33,94V
( C ) 24V
( D ) 8,49V
2. Em um transformador abaixador:
( A ) O número de espiras no primário é menor que no secundário;
( B ) A tensão no secundário é menor que a tensão no primário;
( C ) A tensão no primário é maior que no secundário;
( D ) A corrente no secundário é menor que no primário
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3. Um transformador com relação de espiras de 7:1 possui uma tensão de pico no primário de 100V /
60Hz. Qual é a tensão eficaz no secundário desse transformador?
( A ) 10.1V
( B ) 14.28V
( C ) 20.2V
( D ) 7.07V
4. Qual é a tensão de pico na saída (Carga) de um retificador em ponte se a tensão no secundário do
transformador for de 30 VRMS e os diodos forem de Silício?
( A ) 41V
( B ) 28,6V
( C ) 29V
( D ) Impossível dizer, pois não sabemos a relação de espiras do transformador
5. Queremos que na saída de um retificador em ponte a tensão de pico seja de 40V. Qual deve ser o
valor aproximado da tensão eficaz RMS no secundário? Ps.: suponha diodos IDEAIS.
( A ) 0V
( B ) 14,4V
( C ) 28,3V
( D ) 56,6V
6. Em um retificador de meia-onda, a frequência de entrada é de 60Hz. Qual será a frequência na
saída (Carga)?
( A ) 30Hz
( B ) 60Hz
( C ) 120Hz
( D ) 240Hz
7. Um diodo aberto irá:
( A ) Conduzir nos dois sentidos
( B ) Conduzir apenas de Anodo para Catodo
( C ) Conduzir apenas de Catodo para Anodo
( D ) Não conduzir em nenhum sentido
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8. Um diodo em curto irá:
( A ) Conduzir nos dois sentidos
( B ) Conduzir apenas de Anodo para Catodo
( C ) Conduzir apenas de Catodo para Anodo
( D ) Não conduzir em nenhum sentido
FIM DO PROCESSO SELETIVO!
Você conseguiu (!!!) ser contratado pela sombria empresa. Você agora está pronto(a) para prestar seus valiosos
serviços de técnico. Você certamente irá se lembrar das aulas do Prof. Gabriel no seu dia-a-dia como técnico.
Vale ressaltar que, de acordo com o contrato que você assinou – que foi registrado num cartório em Zamboanga
(Filipinas) – você garantiu sigilo absoluto sobre todas as informações que forem passadas a você.
Seu trabalho será ajudar esta obscura empresa a projetar circuitos eletrônicos com eficiência. Alguns dos projetos
você conhecerá e saberá pra que serve. Dos outros você não saberá pra que servirão. Não questione nem faça
perguntas: apenas faça o que lhe é pedido e tudo terminará bem.
Seu salário será proporcional à eficiência de seus projetos. Se você fizer cálculos bem feitos, ganhará U$$ 1000,00
por projeto. Nada mal para um técnico!
Então, mãos à obra!
9. Uma filial da nossa empresa na China quer economizar dinheiro com diodos e, por isso, preferiu projetar
Retificadores de Meia-Onda para as fontes de seus aparelhos. Eles dizem que cada diodo custa $ 0,10 e que,
além disso, 4 diodos ocupam muito espaço na placa...
Bem, você sabe que os Retificadores de Meia Onda são menos eficientes, mas você sabe também como são
os chineses. Então, eles lhe enviaram o circuito abaixo e pediram pra você dimensionar (calcular) o valor do
Capacitor, sabendo que o Ripple deve ser de, no máximo, 10% da tensão de pico na carga. Boa sorte!
Antes que eu me esqueça de informá-lo, o diodo utilizado é de Silício!
V1
C1
127 Vrms
60 Hz
0°
5:1
RL
500 Ω
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10. Mr. Alfred acabou de ligar pra você. Ele é um dos projetistas da empresa no Paraguai e, apesar de não falar
nem português nem espanhol direito, você conseguiu entender o que ele quis dizer. Mr. Alfred, que disse ser
Técnico, afirmou que quanto maior a Capacitância do Filtro, melhor e menos ondulada será a tensão na
carga (1). Ele também disse que, por causa disso, analisou um dos projetos que você fez e sugeriu que
trocassem um capacitor de 100µF, que você havia calculado, por um de 500nF, alegando que “um capacitor
de 500 é melhor que um de 100” (2).
A afirmação 1 de Alfred está correta? Por quê?
E a Afirmação 2? Está correta? Alfred obterá resultados melhores se fizer o que diz?
11. Em um dos projetos secretos enviados a você, pede-se que dimensione o valor do capacitor de filtro abaixo,
para que a ondulação na carga seja de no máximo 5% de sua tensão de pico. Diodos de Silício.
12. Para o circuito retificador calculado acima, qual é a tensão média filtrada na carga? E a corrente média
filtrada? E a potência média?
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13. Um osciloscópio mediu uma tensão de pico de 18V na saída de uma fonte linear, com uma ondulação
(ripple) de 3,4V, em uma carga que consome uma corrente média de 200mA. Veja a imagem obtida no
aparelho:
a) Qual é a tensão média filtrada na carga?
b) Considerando que o sinal acima tem um período T de 2ms, qual é a freqüência?
c) Calcule qual foi o valor do Capacitor utilizado para produzir esse ripple.
14. Para o retificador com filtro abaixo, deseja-se que a tensão média na carga seja de 10V. Calcule o valor de
Vond e dimensione o Capacitor para que isso aconteça. (Diodos Si)
15. Se a corrente filtrada média em uma carga for de 10mA e a capacitância do filtro for de 1000µF, qual será a
tensão de ondulação (ripple) na saída de um retificador em ponte ligado à rede de energia elétrica de Pouso
Alegre/MG?
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Respostas:
1) B
4) A
7) D
2) B
5) C
8) A
3) A
6) B
9)
Vond <=3,52V
VRLmed = 33,44V
C ≥ 316µF
10) Afirmação 1 está correta, pois quanto maior a capacitância do filtro, mais cargas podem ser
armazenadas no capacitor e, assim, a tensão na carga deverá ter um ripple menor.
Já o mesmo não se pode dizer da afirmação 2, pois um capacitor de 500nF possuí uma capacitância
muito menor que um de 100 µF. Portanto, a afirmação 2 é falsa.
11) VRLp e VCp = 16.56V
Vond = 0.828
VRLmed = 16.15V
C ≥ 3250µF
12) VRLmed = 16,15V. IRLmed = 323mA. PRLmed = 5,22W
13)
a) VRLmed = 16,3V
b) 500Hz
c) 117,65µF
14) VRLp e VCp = 10,52V
Vond = 1,04V
C = 1602µF
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15) Vond = 83,3mV