Funcionamento das fontes de alimentação
Uma fonte de alimentação tradicional apresenta as seguintes etapas:
Transformador de entrada:
Reduz a tensão alternada da rede ao nível correto
de tensão alternada que se deseja.
Exemplo: Reduz de 311V (220V rms) ou 155V
(110V rms) para 15V, 12V, 9V ou 5V.
Retificador de Tensão
Elimina o semi-ciclo negativo da tensão.
Transforma a tensão alternada vinda de transformador
em tensão contínua pulsante.
É constituído principalmente de diodos.
Filtro
Diminui as pulsações da tensão vinda do
retificador.
É constituído principalmente de capacitores e
indutores
Regulador de Tensão
Elimina as oscilações da forma de onda
entregando uma tensão contínua. Mantém a tensão de
saída constante e estabilizada, mesmo quando há
pequenas variações na tensão alternada da entrada ou
da rede.
É constituído de transistores, diodos ou
componentes chamados de reguladores de tensão.
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O transformador de entrada
A tensão de linha é muito alta para a maioria
dos dispositivos usados nos equipamentos
eletrônicos. É por isso que um transformador é
encontrado geralmente em quase todos os
equipamentos eletrônicos. Esse transformador
abaixa a tensão alternada de entrada (ca) a níveis
mais compatíveis com os dispositivos eletrônicos em uso, como os diodos e os
transistores.
Em outras palavras, ele transforma o valor de tensão alternada na
entrada para outro nível de tensão alternada na saída do transformador.
Funcionamento
É formado por duas bobinas isoladas eletricamente enroladas em torno
de um núcleo comum. Através desse sistema, não há ligação elétrica entre as
bobinas do primário e do secundário do transformador. Porém a tensão no
secundário surge através de um acoplamento magnético.
A tensão na saída surge através do princípio da indução eletromagnética:
ao aplicarmos uma fonte de tensão ca na entrada de uma bobina, provocamos a
circulação de uma corrente elétrica, que por sua vez, gera um campo
eletromagnético. Quando esse campo gerado atinge a segunda bobina, ele
induz a circulação de corrente elétrica, provocando uma queda de tensão na
carga que estiver conectado a saída do transformador.
Simbologia
A figura abaixo mostra o símbolo de um transformador. A bobina da
esquerda é chamada enrolamento primário e a da direita, enrolamento
secundário. O número de espiras no enrolamento primário é N1 e o número de
espiras no enrolamento secundário é N2. As duas linhas verticais entre os
enrolamentos primário e secundário indicam que as espiras estão enroladas em
um núcleo de ferro.
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Tensão de Saída
O valor da tensão no secundário é dado através de uma relação entre o
número de espiras enroladas no primário e secundário do transformador:
V1 N1
=
V2 N 2
Transformador Elevador
a)
Quando o enrolamento secundário tiver mais espiras que o enrolamento
primário, a tensão induzida no secundário é maior do que no primário. Em outras
palavras, quando N2/N1 for maior que um, o transformador é
chamado transformador elevador. Se N1=100 espiras e N2 =
300 espiras, o mesmo fluxo penetra, através de um número
de três vezes maior no enrolamento secundário. E por isso
que a tensão no secundário é três vezes maior que a tensão
no primário.
Transformador Abaixador
Quando o enrolamento secundário tiver menos espiras que o enrolamento
primário, a tensão induzida no secundário é menor que no primário. Nesse caso,
a relação das espiras, N2:N1 é menor que um e o
transformador é chamado transformador abaixador. Se
N1=100 espiras e N2 = 50 espiras, o mesmo fluxo
penetra através de um número de espiras que é a
metade no enrolamento secundário. É por isso que a
tensão no secundário é a metade da tensão no
primário.
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O Efeito sobre a Corrente
Por causa da tensão induzida no enrolamento secundário, existe uma
corrente na carga. Se o transformador for ideal (não há perda de potência no
enrolamento nem núcleo), a potência de saída é igual à potência de entrada:
P1 = P2
ou
V1 I1 = V2 I 2
Observe o seguinte: para um transformador elevador, a tensão é maior
que no primário, mas a corrente é menor. Por outro lado, para um transformador
abaixador, tensão no secundário é menor, mas a corrente é maior.
Exercícios
1. Se N1/N2=2 e a tensão no primário for 120V, qual será a tensão no
secundário?
2. Num transformador abaixador, onde a tensão será maior, no primário ou
no secundário? Quanto a corrente, por onde poderá circular mais corrente, no
primário ou no secundário?
3. Suponha que o valor de pico de uma tensão senoidal seja de 50 V.
Qual é o valor eficaz?
4. Uma tensão de linha pode variar de 105 a 125 V rms. Calcule o valor
de pico para a tensão de linha mínima e a tensão de linha máxima.
5. Um transformador tem uma relação de espiras de 4:1. Qual será a tensão
de pico no secundário, se 115V rms for aplicada no enrolamento primário?
6. Um transformador elevador tem uma relação de espiras de 1:4. Se a
tensão de linha no primário for de 115 V rms, qual será a tensão de pico no
secundário?
7. Um transformador abaixador tem uma tensão de 110 V rms no
primário e uma tensão de 12,7 V rms no secundário. Qual é a relação de
espiras?
8. Um transformador tem uma tensão de 120 V rms no primário e uma
tensão de 25 V rms no secundário. Se a corrente no secundário for de 1 A rms,
qual será a corrente no primário?
9. Suponha que um transformador abaixador tenha uma relação de espiras
de 5:1. Se a corrente no secundário for de 1 A rms, qual é a corrente no primário?
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