Projeto fonte com retificador de meia onda

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Transformador

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Transformador.

1.1 Sobre o dispositivo

Um transformador é um dispositivo que transforma uma corrente alternada, com uma determinada tensão, em uma corrente elétrica continua, com uma tensão eventualmente diferente, sendo esta transformação realizada através da ação de um fluxo magnético no acoplamento de dois enrolamentos.

Um transformador é formado basicamente de:

Enrolamento - O enrolamento de um transformador é formado de varias bobinas que em geral são feitas de cobre eletrolítico e recebem uma camada de verniz sintético como isolante.

Núcleo - esse em geral é feito de um material ferro-magnético e o responsável por transferir a corrente induzida no enrolamento primário para o enrolamento secundário.

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Estrutura

Além da transferência de energia, que é feita de uma forma econômica, e além de manter a frequência constante, o transformador é usado para isolar o equipamento (e os usuários) da tensão da rede e reduzir, a tensão para um nível que o aparelho em uso possa tolerar.

Há uma variedade de transformadores com diferentes tipos de circuito, mas todos operam sobre o mesmo princípio de indução eletromagnética. No projeto de fontes lineares, em resumo, o objetivo do transformador é adequar o nível de tensão alternada da rede para um nível correto de tensão que se deseja.

1.2. Funcionamento

Quando ligamos uma corrente alternada no enrolamento primário é produzido um campo magnético que é proporcional ao número de voltas do fio em torno do metal e a intensidade da corrente aplicada. O fluxo magnético que é produzido

chega ao núcleo do braço metálico e sem encontrar resistência chega ao enrolamento secundário.

Fluxo magnético no transformador.

Após chegar ao enrolamento secundário, por indução eletromagnética, cria-se uma corrente elétrica que tem variação de acordo com corrente do enrolamento primário e também com o número de espiras dos dois enrolamentos. Dessa maneira, um novo valor de tensão pode ser obtido no secundário, através do fluxo magnético criado pela primeira bobina.

Geralmente o núcleo de aço dos transformadores é laminado para reduzir a indução de correntes parasitas (corrente originada quando há variação no fluxo magnético de uma massa metálica) ou de corrente de Foucault, no próprio núcleo, já que essas correntes contribuem para o surgimento de perdas por aquecimento devido ao efeito Joule. Em geral se utiliza aço-silício com o intuito de se aumentar a resistividade e diminuir ainda mais essas correntes parasitas.

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Perdas devido ao efeito Joule.

Para casos especiais, existe o modelo de transformador ideal, ou seja, aquele em que o acoplamento entre suas bobinas é perfeito, de forma que não existam perdas (por efeito Joule, correntes induzidas, histerese ou perdas por dispersão magnética) de qualquer natureza, seja nos enrolamentos, seja no núcleo.

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Relação de transformação do transformador ideal.

Observe que, no transformador ideal, é perfeitamente claro que a potência (Potência = Tensão x Corrente) se mantém dos dois lados do transformador, o que faz com que a partir da mudança na tensão, exista alteração na corrente, de modo a manter a mesma energia (Energia = Potência/tempo).

Existe também um tipo de transformador denominado autotransformador, no qual o enrolamento secundário possui uma conexão elétrica com o enrolamento do primário.

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Esquema de um autotransformador.

É um caso particular de transformador de potência, com um único enrolamento, dividido em dois. A tensão de saída é obtida à custa da divisão de tensão do enrolamento. Este tipo de transformador é mais barato (um único enrolamento), no entanto, não isola o circuito elétrico primário do circuito elétrico secundário, havendo, por exemplo, uma quebra nas espiras N2, a tensão VS torna-se igual à tensão VP.

Retificador

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Diodos usados no processo de retificação.

2.1. Sobre o dispositivo

Retificador é um dispositivo que permite que uma tensão ou corrente alternada (CA) (normalmente senoidal) do secundário do transformador, seja constante ou transformada, em contínua ondulada (com ripple). Existem vários tipos de retificadores e métodos complexos para seu projeto e construção, normalmente sendo empregados no circuito diodos e tiristores (estes, amplamente utilizados em retificadores de alta potência). Por conveniência e simplicidade do projeto das fontes lineares propostas, os circuitos retificadores comentados aqui serão constituídos apenas por diodos.

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Aspecto físico diodo

2.2. Circuitos com diodos retificadores

O diodo semicondutor é um componente não linear que permite passagem de corrente num sentido e impede a passagem de corrente no sentido contrário. Na figura ---- temos as curvas características de um diodo ideal e de um diodo real.

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Curvas características de um diodo ideal e de um diodo real.

Como vemos, dentro de certas limitações, as duas curvas são bem semelhantes. Evidentemente, o fator de escala para correntes no sentido negativo está exagerado, e a queda de tensão no sentido direto (da ordem de 1 v) pode ser

desprezada em primeira análise na maioria dos circuitos (a queda de tensão Vd no sentido direto no diodo é geralmente muito menor que tensão do transformador e a queda de tensão nos demais componentes). Já a ruptura da junção do diodo ocorre em tensões reversas elevadas nas quais o diodo não deve ser utilizado para retificar

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