Um transformador fornece V_sec (eficaz) = 12,0 V para uma ponte retificadora de diodos (queda Vf = 0,70 V por…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um transformador fornece V_sec (eficaz) = 12,0 V para uma ponte retificadora de diodos (queda Vf = 0,70 V por diodo). A carga consome I_load = 200 mA e o capacitor de filtro tem C = 2200 µF. A rede tem f = 60 Hz. Calcule a tensão de pico disponível no capacitor após retificação e o ripple pico-a-pico ?V aproximado; explique o método e as fórmulas usadas (use Vp = v2·V_rms e f_ripple = 2f).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Resposta-modelo: Vp = v2·12,0 V = 16,97 V ˜ 17,0 V. Queda na ponte = 2·Vf = 1,4 V. Pico no capacitor V_peak_rect = 16,97 - 1,4 = 15,57 V ˜ 15,6 V. Frequência de ripple f_ripple = 2·60 Hz = 120 Hz. Capacitor C = 2200 µF = 2,20×10?³ F. Ripple ?V ˜ I_load/(f_ripple·C) = 0,200/(120·2,20×10?3) ˜ 0,758 V. Tensão média aproximada V_DC ˜ V_peak_rect - ?V/2 ˜ 15,57 - 0,379 ˜ 15,19 V. Fórmulas usadas: Vp = v2·V_rms; queda ponte 2·Vf; ?V ˜ I/(f_ripple·C); V_DC ˜ Vp_ret - ?V/2.
Explicação
O cálculo da tensão de pico no capacitor é feito considerando a tensão eficaz do transformador e subtraindo a queda de tensão na ponte retificadora. O ripple é determinado pela relação entre a corrente de carga, a frequência de ripple e a capacitância, refletindo a variação da tensão no capacitor durante o ciclo de carga e descarga. A tensão média do circuito é então aproximada subtraindo metade do ripple da tensão de pico, fornecendo uma estimativa útil para aplicações práticas.
Raio-X da questão
transformador e retificação
avaliacao
circuitos elétricos · transformadores e retificadores
Revisar os conceitos de tensão de pico e ripple em circuitos retificadores.
O aluno pode confundir a tensão eficaz com a tensão de pico, não aplicando corretamente a fórmula para calcular Vp.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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