Fonte de Alimentação CA de Baixa Tensão: Componentes de Circuito de Defasagem e Boas Práticas

PEÇAS E MATERIAIS

• Fonte de alimentação CA de baixa tensão
• Dois capacitores, 0,1 µF cada, não polarizados (Radio Shack catálogo #272-135)
• Dois resistores de 27 kΩ

Recomendo capacitores de disco cerâmico porque são insensíveis à polaridade (não polarizados), baratos e duráveis. Evite capacitores com qualquer marcação de polaridade, pois serão destruídos quando alimentados por CA!

 

REFERÊNCIAS CRUZADAS

Lessons In Electric Circuits, Volume 2, capítulo 1: "Teoria Básica de CA"

Lessons In Electric Circuits, Volume 2, capítulo 4: "Reatância e Impedância — Capacitiva"

 

OBJETIVOS DE APRENDIZADO

• Como tensões CA fora de fase não somam algebricamente, mas segundo aritmética vetorial (fasorial)

 

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

 

 

ILUSTRAÇÃO

 

 

INSTRUÇÕES

Construa o circuito e meça quedas de tensão em cada componente com um voltímetro CA. Meça a tensão total (fonte) com o mesmo voltímetro. Você descobrirá que as quedas de tensão não somam para igualar a tensão total. Isso se deve a defasagens no circuito: a tensão nos capacitores está fora de fase com a tensão nos resistores, e assim as figuras de queda de tensão não somam como se poderia esperar. Considerando o ângulo de fase, elas somam para igualar a tensão total, mas um voltímetro não fornece medições de ângulo de fase, apenas amplitude.

Tente medir a queda de tensão nos dois resistores de uma vez. Esta queda de tensão será igual à soma das quedas de tensão medidas em cada resistor separadamente. Isso indica que as formas de onda de queda de tensão dos resistores estão em fase entre si, pois somam simples e diretamente.

Meça a queda de tensão nos dois capacitores de uma vez. Esta queda de tensão, como a medida nos dois resistores, será igual à soma das quedas de tensão medidas em cada capacitor separadamente. Da mesma forma, isso indica que as formas de onda de queda de tensão dos capacitores estão em fase entre si.

Dado que a frequência da fonte é 60 Hz (frequência da rede doméstica nos EUA), calcule impedâncias para todos os componentes e determine todas as quedas de tensão usando a Lei de Ohm (E=IZ; I=E/Z; Z=E/I). As magnitudes polares dos resultados devem concordar closely com suas leituras de voltímetro.

 

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

 

Esquemático com números de nós SPICE:

 

Os dois resistores de grande valor R_bogus1 e R_bogus1 são conectados nos capacitores para fornecer um caminho DC para o terra, a fim de que o SPICE funcione. Esta é uma "correção" para uma das peculiaridades do SPICE, para evitar que ele veja os capacitores como circuitos abertos em sua análise. Estes dois resistores são totalmente desnecessários no circuito real.

Netlist (crie um arquivo de texto contendo o seguinte texto, verbatim):

 defasagem v1 1 0 ac 12 sin r1 1 2 27k r2 2 3 27k c1 3 4 0.1u c2 4 0 0.1u rbogus1 3 4 1e9 rbogus2 4 0 1e9 .ac lin 1 60 60 * Tensão em cada componente: .print ac v(1,2) v(2,3) v(3,4) v(4,0) * Tensão em pares de componentes similares .print ac v(1,3) v(3,0) .end 

 

PLANILHA RELACIONADA:

• Planilha de Potência CA
• Planilha de Fase CA