Explique que condições devem ser levadas em consideração ao se dimensionar a capacitância do filtro num retificador a diodo.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra gente explicar que condições são importantes ao escolher o valor da capacitância num filtro de um retificador a diodo. Isso é conteúdo de eletronica de potência ou de fontes DC, envolvendo teoria de retificação e de filtragem por capacitor. Vamos precisar entender como o capacitor funciona para “suavizar” a tensão retificada, ver como ele descarrega entre picos, e conhecer parâmetros do circuito: corrente de carga, frequência da rede, tensão pico e ripple (variação tolerável de tensão).
Passo 2
Primeiro, a ideia básica: quando um retificador converte tensão AC em DC usando diodos, ele gera pulsos na saída. O capacitor armazena carga no pico de cada pulso e fornece corrente à carga entre esses picos. A teoria que aplicamos é a da descarga de um capacitor por uma carga constante. Se a carga drena uma corrente
, e entre dois picos o tempo é
, a queda de tensão no capacitor (ripple) é
No retificador de onda completa,
Passo 3
A partir daí derivamos a fórmula da capacitância mínima para um ripple
desejado:
- Para onda completa:
- Para meia onda:
Isso já mostra que precisamos saber a corrente de carga
, a frequência da rede
e o ripple máximo
que aceitamos no nosso DC.
Passo 4
Além desse cálculo puro de valor, tem outras condições práticas:
- Tensão nominal do capacitor: ele deve aguentar pelo menos a tensão pico do retificador (normalmente
) mais uma folga de segurança. - Corrente de ripple: o capacitor sofre correntes pulsantes de recarga e descarga; precisa ter classificação de corrente de ripple adequada para não superaquecer.
- ESR e ESL: resistência e indutância série equivalentes influenciam perdas e aquecimento, além de afetar o ripple real.
- Temperatura e vida útil: capacitores eletrolíticos perdem capacitância com temperatura e tempo, então de cara escolhe-se um valor um pouco maior do que o calculado.
Passo 5
Resumindo o passo a passo para dimensionar:
a) defina a corrente de carga e o ripple
aceitável;
b) escolha o tipo de retificação (meia ou onda completa) e a frequência da rede;
c) calcule com a fórmula correta;
d) escolha capacitor com tensão nominal acima do pico, capacidade um pouco maior que calculado, baixa ESR/ESL e boa classificação de corrente de ripple;
e) garanta margem para temperatura e envelhecimento.
a) defina a corrente de carga
b) escolha o tipo de retificação (meia ou onda completa) e a frequência da rede;
c) calcule
d) escolha capacitor com tensão nominal acima do pico, capacidade um pouco maior que
e) garanta margem para temperatura e envelhecimento.
Resposta
As condições para dimensionar a capacitância do filtro num retificador a diodo são:
- corrente de carga
e ripple de tensão permitido , para usar - tensão nominal do capacitor maior que a tensão pico do retificador;
- classificação de corrente de ripple compatível;
- ESR/ESL baixo para reduzir perdas e aquecimento;
- margem extra de capacitância para compensar a variação por temperatura e envelhecimento.