Neste post você vai aprender como projetar uma fonte sem transformador aproveitando a reatância capacitiva para adequar os níveis de tensão e corrente desejados.
Também é muito importante estar atento ao fato de que o circuito não está isolado da rede elétrica, e com isso se tem o risco de choque elétrico.
No vídeo a seguir são mostrados os detalhes do nosso projeto.
Como Funciona o Circuito
Podemos utilizar capacitores em circuitos de corrente contínua, é muito comum o uso de capacitores como filtros, para desviar altas frequências para terra, para estabilizar a tensão em determinados pontos do circuito.
Em corrente alternada ou em sinais de maior frequência o capacitor apresenta uma característica muito interessante, ele permitir a passagem da corrente da corrente elétrica. Se dividirmos a tensão elétrica nos terminais do capacitor pela corrente elétrica que atravessa o capacitor vamos obter uma grandeza conhecida como reatância capacitiva, que é medida em ohms.
A reatância capacitiva estabelece uma relação entre a frequência e capacitância de um capacitor, com isso se obtém um valor de reatância capacitiva, que seria algo como, quão facilmente um capacitor permite a passagem de corrente por ele em uma determinada frequência. O valor da reatância capacitiva é obtida em ohms.
Abaixo temos a equação para calcular a reatância Capacitiva utilizando a frequência angular:
E abaixo temos a equação para calcular a reatância capacitiva a partir da frequência em hertz.
Para projetar fontes sem transformador aproveitamos essa característica do capacitor e fazemos um circuito divisor de tensão, como mostrado na figura abaixo:
O circuito acima só vai funcionar se a fonte de alimentação for alternada.
Um vantagem em relação aos circuitos divisores de tensão puramente resistivos é a potência, pois com esse método como a corrente está adiantada em 90º em relação a tensão, a potência dissipada no circuito será menor.
Projeto
Como explicado no vídeo, precisamos definir alguns requisitos para o nosso projeto, como corrente máxima, tensão de entrada e de saída.
* Tensão de entrada: 170 Vp;
* Tensão de saída: 8,5 Vp:
* Corrente Máxima: 10 mA.
Com esse valores, agora fica fácil realizar todos os cálculos, vamos definir primeiro o valor do resistor de carga, que será igual:
R2 = Vo / Imax = 8,5 Vp / 0,01 = 850 Ω
Reatância capacitiva:
Xc = (Vi – Vo) / I = (170 – 8,5) / 0,01 = 16150 Ω
Com os dois valores podemos calcular facilmente o valor do capacitor, apenas manipulando a equação da reatância capacitiva como mostrado a seguir:
Onde:
C é o valor do capacitor em Farads;
f é a frequência em Hertz.
Xc é a reatância capacitiva.
Substituindo os valores obtemos um capacitor igual à 0,164 μF.
No gráfico abaixo são mostrados os valores da tensão de entrada e saída:
E na figura a seguir é mostrado um comparativo entre a potência dissipada nos componentes, caso o mesmo circuito fosse projetado utilizando apenas resistores:
Observem que potência dissipada no capacitor é aproximadamente 68 vezes menor.
Conclusão
Neste post vimos como fazer o projeto de fontes de alimentação sem transformador de uma maneira fácil, mas é preciso estar atento uma vez que esse tipo de fonte apresenta o risco de choque elétrico e precisa ser bem isolada para se evitar acidentes.
Isso é tudo pessoal, e até o próximo post!
link para as três calculadoras usadas no vídeo:
https://wantronics.com.br/tensao-e-corrente-eficaz/