Exercícios Eletronica Analogica e Eletrotecnica
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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
