Exercícios Eletronica Analogica e Eletrotecnica

Exercícios de Eletrônica Analógica – Retificadores com Filtro
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 foi contratado por 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 garantir o pão nosso de cada dia e aceitou esse trabalho com relutância.
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 é 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!
1) Uma filial da empresa na China quer economizar dinheiro com diodos e, por isso,
preferiu projetar Retificadores de Meia-Onda apenas. 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 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°
RL
500 Ω
5:1
2) 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?
3) Mr. Alfred disse que nos retificadores que projetou no Paraguai, inseriu dois
capacitores em série, para diminuir a ondulação e melhorar a tensão média na saída
de seus retificadores. Sobre o que Alfred fez, você:
( A ) – Usaria apenas um Capacitor, pois o segundo não iria influenciar em nada;
( B ) – Usaria os dois Capacitores, mas em paralelo, para melhorar a filtragem;
( C ) – Faria o mesmo que Alfred fez, pois esta é a melhor solução para melhorar a
filtragem;
( D ) – Não usaria Capacitor nenhum, pois eles não melhoram em nada o rendimento
das fontes;
4) 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.
V1
2
127 Vrms
60 Hz
0°
4
1
3
10:1
C1
RL
50 Ω
5) Para o circuito retificador calculado acima, qual é a tensão média filtrada na carga? E
a corrente média filtrada? E a potência média?
6) Um osciloscópio mediu uma tensão de pico de 18V na saída de uma fonte linear, com
uma ondulação (ripple) de 3,4V. Veja a imagem obtida no aparelho:
a)
b)
c)
d)
Qual é a tensão média filtrada na carga (Vmf)?
Qual é a corrente média filtrada (Imf)?
Considerando que o sinal acima tem um período T de 2ms, qual é a freqüência?
Calcule qual foi o valor do Capacitor utilizado para produzir esse ripple.
7) 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)
V1
127 Vrms
60 Hz
0°
8:1
RL
50 Ω
Eletrotécnica – Reatância e Impedância RC Série
1) Calcule a reatância de um capacitor de 100pF nas freqüências de 20Hz e 60Hz.
2) Calcule a reatância de um capacitor de 4,7µF nas freqüências de 60Hz e 400Hz.
3) Calcule a reatância de um capacitor de 2000 µF nas freqüências de 60Hz e 5kHz.
4) Compare os resultados do exercício 2 e do 3 e responda: a corrente elétrica passa com
mais facilidade quando o capacitor é alimentado com um sinal de alta ou de baixa
freqüência?
5) Um capacitor ligado à rede elétrica de 60Hz apresenta uma reatância capacitiva de 200Ω.
Qual a sua Capacitância?
6) Para que um capacitor de 10µF apresente a reatância capacitiva de 20Ω, em qual
freqüência deverá ser ligado?
7)Calcule a Capacitância Equivalente, a Reatância Capacitiva e a Corrente Total do circuito
abaixo:
C5
1uF
V1
100 Vrms
100 Hz
0°
C3
1uF
C4
1uF
8)Calcule a Impedância (Z) e a Corrente Total dos circuitos abaixo:
a)
b)
c)
d)
e)
V1
R1
R2
1kΩ
1kΩ
R1
C3
1uF
100 Vrms
100 Hz
0°
C4
1uF
1kΩ
V1
50 Vrms
100 Hz
0°
C3
800nF
C5
800nF
f)
g)
R4
R1
R2
800 Ω
1kΩ
550 Ω
R1
R2
R3
200 Ω
150 Ω
250 Ω
V1
40 Vrms
60 Hz
0°
V1
100 Vrms
60 Hz
0°
C3
500nF
C5
1000nF
C4
1uF
C5
1000nF
C4
1uF