Roteiro Lab. 02
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Aula LAB 02 – Conversores ca-cc INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA CURSO TÉCNICO DE ELETRÔNICA Eletrônica de Potência AULA LAB 02 LABORATÓRIO DE CONVERSORES CA-CC 1 INTRODUÇÃO Esta aula de laboratório tem por objetivo consolidar os conhecimentos obtidos nas aulas teóricas referentes ao estudo de conversores ca-cc, especificamente os retificadores monofásicos de meia onda e onda completa, sem e com filtro capacitivo. Em síntese, objetiva-se: • Simular retificadores monofásicos sem filtro capacitivo; • Simulador retificadores monofásicos com filtro capacitivo; • Entender o funcionamento dos circuitos retificadores; • Comparar os resultados de simulação com os valores calculados. 2 RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA 2.1 CARGA RESISTIVA Implemente no simulador o circuito mostrado na figura 1. Tensão da fonte de alimentação (vi) será de 21,1 V de pico. O resistor de carga (Ro) será de 10 Ω. O diodo D1 será ideal. Anote os valores simulados e calculados na tabela 1. D1 + io + vi Ro vo Figura 1 - Retificador monofásico de meia onda. Tabela 1 – Resultados para o retificador de meia onda. Variável Vo_pk Vo_avg Io_pk Io_avg Po Descrição Tensão de pico na carga Tensão média na carga Corrente de pico na carga Corrente média na carga Potência média na carga Eletrônica de Potência - Laboratório Valor calculado Valor simulado 1/5 Aula LAB 02 – Conversores ca-cc 2.2 CARGA RESISTIVA-INDUTIVA Altere o circuito da figura 1 inserindo um indutor de carga (Lo), com indutância de 10 mH, como é mostrado na figura 2. Anote os resultados obtidos na tabela 2. D1 + io Ro + vo vi - Lo Figura 2 - Retificador monofásico de meia onda com carga RL. Tabela 2 – Resultados para o retificador de meia onda com carga RL. Variável Vo_pk Vo_avg Io_pk Io_avg Po Descrição Tensão de pico na carga Tensão média na carga Corrente de pico na carga Corrente média na carga Potência média na carga Valor calculado Valor simulado 2.3 FILTRO CAPACITIVO Implemente o retificador monofásico da figura 3 com filtro capacitivo. Anote os resultados obtidos na tabela 3. O capacitor terá capacitância de 1.000 μF. D1 iD + io 1 + vi Co Ro vo Figura 3 - Retificador de meia onda com filtro capacitivo. Eletrônica de Potência - Laboratório 2/5 Aula LAB 02 – Conversores ca-cc Tabela 3 – Resultados para o retificador de meia onda com filtro capacitivo. Variável Vo_max Vo_avg Vo_min ΔV o ID1_pk ID1_avg Ii_rms Po Si FPi 3 Descrição Tensão máxima na carga Tensão média na carga Tensão mínima na carga Ondulação de tensão na carga Corrente de pico no diodo Corrente média no diodo Corrente eficaz na fonte Potência média na carga Potência aparente na fonte Fator de potência na fonte Valor calculado Valor simulado RETIFICADOR MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA 3.1 CARGA RESISTIVA Implemente no simulador o circuito mostrado na figura 4. Tensão da fonte de alimentação (vi) será de 21,1 V de pico. O resistor de carga (Ro) será de 10 Ω. Os diodos D1 a D4 serão ideais. Anote os valores simulados e calculados na tabela 4. + io D1 + D3 Ro vi - D2 vo D4 Figura 4 - Retificador monofásico de onda completa. Tabela 4 – Resultados para o retificador de onda completa. Variável Vo_pk Vo_avg Io_pk Io_avg Po Descrição Tensão de pico na carga Tensão média na carga Corrente de pico na carga Corrente média na carga Potência média na carga Valor calculado Valor simulado 3.2 CARGA RESISTIVA-INDUTIVA Altere o circuito da figura 4 inserindo um indutor de carga (Lo), com indutância de 10 mH, como é mostrado na figura 5. Anote os resultados obtidos na tabela 5. Eletrônica de Potência - Laboratório 3/5 Aula LAB 02 – Conversores ca-cc + io D1 + Ro D3 vo vi - D2 D4 Lo Figura 5 - Retificador monofásico de onda completa com carga RL. Tabela 5 – Resultados para o retificador de onda completa com carga RL. Variável Vo_pk Vo_avg Io_pk Io_avg Po Descrição Tensão de pico na carga Tensão média na carga Corrente de pico na carga Corrente média na carga Potência média na carga Valor calculado Valor simulado 3.3 FILTRO CAPACITIVO Implemente o retificador monofásico da figura 6 com filtro capacitivo. Anote os resultados obtidos na tabela 6. O capacitor terá capacitância de 1.000 μF. + ii D1 D2 io Co Ro + D3 vi - iD vo D4 Figura 6 - Retificador de onda completa com filtro capacitivo. Tabela 6 – Resultados para o retificador de meia onda com filtro capacitivo. Variável Vo_max Vo_avg Vo_min ΔV o ID1_pk ID1_avg Ii_rms Po Si FPi Descrição Tensão máxima na carga Tensão média na carga Tensão mínima na carga Ondulação de tensão na carga Corrente de pico no diodo Corrente média no diodo Corrente eficaz na fonte Potência média na carga Potência aparente na fonte Fator de potência na fonte Eletrônica de Potência - Laboratório Valor calculado Valor simulado 4/5 Aula LAB 02 – Conversores ca-cc 4 QUESTÕES 4.1 RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA COM CARGA RESISTIVA 1) Esboce as formas de onda da tensão de entrada e de saída do retificador. 2) Os resultados obtidos na simulação condizem com os valores calculados? 3) Se o diodo D1 fosse substituído por um diodo real, ocorre alteração na tensão de saída? 4) Determine o valor eficaz da tensão de saída. 5) Determine o valor eficaz da corrente de saída. 4.2 RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA COM CARGA RL 1) Esboce as formas de onda da tensão de entrada e de saída do retificador. 2) Os resultados obtidos na simulação condizem com os valores calculados? 3) Como se determina o ângulo de bloqueio dos diodos (β)? 4) Qual o ângulo de entrada em condução do diodo D1? 4.3 RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA COM FILTRO CAPACITIVO 1) Esboce as formas de onda da tensão de entrada e de saída do retificador. 2) Os resultados obtidos na simulação condizem com os valores calculados? 3) Aproximadamente, a tensão média na saída pode ser obtida como sendo? 4) Qual a consequência de um aumento exagerado no valor do capacitor de filtragem? 5) Em relação ao conversor sem filtro, como é o fator de potência da estrutura com filtro capacitivo? 4.4 RETIFICADOR MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA COM CARGA RESISTIVA 1) Esboce as formas de onda da tensão de entrada e de saída do retificador. 2) Os resultados obtidos na simulação condizem com os valores calculados? 3) Qual da diferença na tensão de saída em relação ao retificador de meia onda? 4) Determine o valor eficaz da tensão de saída. 5) Determine o valor eficaz da corrente de saída. 4.5 RETIFICADOR MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA COM FILTRO CAPACITIVO 1) Esboce as formas de onda da tensão de entrada e de saída do retificador. 2) Os resultados obtidos na simulação condizem com os valores calculados? 3) Qual a tensão reversa sobre os diodos? 4) Os diodos para este retificador precisam ser rápidos ou podem ser lentos? 5) Qual a tensão de isolamento que o capacitor deve ter? Eletrônica de Potência - Laboratório 5/5
