Curso de electrónica - parte 07 Retificação de CA

[José Flor]

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Introdução á electrónica básica
Parte 7
Retificação de Corrente Alternada

A retificação de corrente alternada, ou seja, a sua transformação em corrente contínua, é conseguida pelo emprego de elementos semicondutores como os retificadores de estado sólido, principalmente os diodos de silício. Uma das principais aplicações praticas do diodo é a do processo de retificação, pelo qual uma tensão alternada com valor médio zero, como representa a figura 1, é convertida em uma tensão com valor médio ou nível DC (CC - corrente contínua) maior que zero. O circuito necessário é o mostrado na figura 2, com um diodo ideal (circuito aberto na região de não condução, isto é, a corrente no diodo é nula). Para a tensão senoidal de entrada V definida no intervalo de 0 a π, como demonstra a figura 3, a polaridade da tensão nos terminais do diodo é tal que resulta uma representação de curto circuito (vd = 0 V), pois o seu ânodo encontra-se em potencial positivo, em relação ao seu cátodo, o que equivale a dizer que o componente encontra-se corretamente polarizado. Para a tensão senoidal de entrada V definida no intervalo de π a 2π como mostra a figura 4, resulta a representação de circuito aberto, pois o diodo encontra-se inversamente polarizado, já que o seu cátodo encontra-se neste instante, em um potencial mais positivo que seu ânodo. Figura 5 - Devido às características de circuito aberto do diodo ideal, a tensão de saída VS é igual a zero.
Consideremos que pelo resistor R de carga, passe corrente pulsante como forma de onda semelhante à que mostramos na figura. Coloquemos , em paralelo com o resistor, um capacitor de capacitância elevada. Teremos o circuito da figura 5. Explicando o que acontece com a ajuda da figura 6 e 7, então, acontece o seguinte: quando a corrente, no resistor, flui de A até o ponto O, que corresponde à amplitude máxima, o capacitor C carrega-se com sua máxima carga. A figura 6 mostra o que acontece sem a presença do capacitor, e a figura 7 mostra o que acontece com a presença do mesmo. Quando a corrente decresce, o que corresponde ao trecho OB, o capacitor começa a descarregar-se, através do resistor R, e continua se descarregando durante o tempo em que o diodo não conduz. Como a descarga é lenta, o capacitor não chega a atingir carga zero, produzindo o trecho OX. A corrente fica bem mais próxima da forma de corrente contínua. O circuito RC é chamado de filtro RC. A filtragem é tão mais eficiente quanto maior é o produto RC, embora, na prática, esse produto tenha limitações. O filtro RC é o mais elementar que existe, porém os filtros mais eficientes são construídos de indutores e capacitores.
Nas figuras 8 pode ver os vários tipos de filtros.
A: L – RC   B: L – LC   C: L – RC   D: L – LC
E: T – RC   F: T – LC   G: π – RC   H: π – LC
O filtro mais eficiente é aquele formados por indutores e capacitores. De fato, analisemos o circuito π com L e C. Sabemos que o indutor se opõe à passagem de corrente variável e que o capacitor é pouco resistente a ela. Então, a corrente variável tende a descarregar-se para a terra, através do 1º capacitor, e a parcela que tenta passar pelo indutor fica bastante amortecida, sofrendo nova descarga para a terra, através do 2º capacitor, melhor ainda mais filtragem.
Dizemos que o retificador é de meia onda quando ele aproveita somente a metade do ciclo da corrente a ser retificada. O transformador é um dispositivo que serve para modificar as características de uma corrente alternada ou pulsante. Assim, teoricamente, usando o transformador, podemos elevar ou abaixar a corrente e a tensão de uma fonte alternada ou pulsante a qualquer valor. Entretanto, essas modificações devem obedecer à lei da conservação da energia, pois o transformador não cria energia, mas apenas a modifica. Por exemplo, se temos um gerador que fornece 100 V a 1 A, potencia de 100 W, com o transformador podemos aumentar a tensão para qualquer valor, mas a corrente abaixa para que a potencia continue a mesma. Assim, se quisermos transformar os 100 V para 500 V, podemos fazê-lo usando um transformador, mas a corrente máxima que esse transformador pode fornecer será de 0,2 A. Multiplicando 500 V por 0,2 A temos os tais 100 W de potência. A figura 9 mostra-nos um circuito em que o diodo não está ligado diretamente à fonte de CA (corrente alternada da nossa rede elétrica), mas é utilizado um transformador que fornece tensão mais baixa que a rede, para o diodo retificador. A figura 10 mostra-nos um retificador de onda completa. Trata-se de um circuito retificador de dois semiciclos da onda. A figura 11 mostra-nos as formas de ondas do retificador de onda completa. O gráfico de cima mostra a onda no primeiro transformador e o gráfico de baixo mostra a onda no 2º transformador.

Figuras 1 a 11
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Nota:
Onde se lê "π", é PI. Parece um n mas não é.


José António Flor de Sousa

[José Flor]

Retificador em ponte

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O retificador em ponte também é um tipo de circuito muito empregado na prática. Veja figura 12. Empregam-se 4 diodos retificadores (como indicado no esquema) ou uma ponte retificadora e um transformador simples, que não tenha derivação central. Este tipo de retificador é chamado também de onda completa. Cada diodo é chamado de braço da ponte, sendo a carga conectada aos terminais da ponte que não estão ligados ao transformador conforme podemos ver na figura 1.
Para compreender como funciona o circuito, suponhamos que, para o meio ciclo positivo de tensão aplicada ao primário do transformador, seu secundário tenha o ponto A positivo e, evidentemente, o B negativo. Nestas condições, o ponto 1 da ponte retificadora também  apresenta o mesmo potencial que o ponto A,  que,  no momento, é mais positivo em relação ao ponto 2 da ponte, o que possibilita ao diodo D1 conduzir, por sua vez, o ponto 4 da ponte também é mais positivo que o ponto 3, o qual apresenta o mesmo potencial que o ponto B do transformador, permitindo que o diodo D3 também conduza. Assim os diodos D1 e D3 ficam em série com a carga e conduzem. Por lado, os diodos D4 e D2 ficam polarizados no sentido inverso e não conduzem. A corrente, no semiciclo com traço cheio, na figura 40 (sentido real). Quando o semiciclo inverte no primário, o ponto A, que supomos positivo, fica negativo, enquanto que o ponto B, que era negativo, torna-se positivo. Nesta nova situação, os diodos. D2 e D4 conduzem, porém os diodos D1 e D3 não, pois encontram-se inversamente polarizados, ou seja, ânodo negativo em relação ao cátodo. O sentido real da corrente é,então, o que indicamos com linhas tracejadas. Desta maneira, na carga, a corrente circula no mesmo sentido, durante ambos os semiciclos, portanto, há retificação de onda completa.

[José Flor]

Lição 7 Retificação de Corrente Alternada está completa, podem comentar. Quem quiser pode anexar mais informação se achar necessário ou corrigir algo que esteja errado.
José Flor