Dúvida no dimensionamento do transformador e a filtragem.

[Rafael.R]

Venho lendo aqui no fórum que alguns colegas adquirem transformadores com uma tensão menor do que realmente precisam e posteriormente compensam essa "falta" com o capacitor de filtro. Sempre achei esse método errado pois na minha opinião essa tensão maior não tem lá muita corrente, porém nunca li nenhum amigo aqui no fórum corrigir isso.

Surgiu a dúvida:

Suponham que eu necessite de uma fonte com uma tensão de saida útil (retificada e filtrada) de exatos 12 volts (vamos arredondar) e essa fonte dispensa regulagem... Então, ao mandar confeccionar o dito trafo, peço que o façam na tensão de 13,4V para compensar a queda de 1,4V dos diodos. Eu teria então uma fonte retificada de exatos 12V. Se agora eu somar a tensão no capacitor de filtro (*1,41V), terei uma tensão de saida de 16,92 volts.

Bem, depois de ler tantos tópicos quero saber se realmente meu pensamento está certo. Quero saber se o valor de 13,4 volts do transformador está correto para obter uma tensão útil de 12V na saida da fonte, e até que corrente esse valor a mais do capacitor de filtro se mantem.

[faller]

Essa questão é realmente intrigante e algumas considerações devem ser consideradas ai.. Vejamos...

- A tensão de pico de 12 Volts é de 12 x 1,4142 = 16,97 Volts

A tensão de pico relativa a 13,4 Volts é de 13,4 x 1,4142 = 18,95 Volts

Ora, 18,95 - 16,97 = 1,98 Volts, e não 1,4 Volts, desse modo compensastes a maior a queda nos diodos, correto??? Isso nem chega a ser muito importante até porque a tensão de 1,4 Volts aumenta com o aumento da corrente nos diodos..

- Equipamentos que não necessitam de regulação da tensão da fonte geralmente são extremamente toleráveis a variação dessa tensão da fonte. Amplificadores de áudio, por exemplo, dificilmente tem regulação na fonte. Suas fontes são dimensionadas para que a plena carga, a toda potência, do amplificador, consigam manter a necessária tensão sobre os capacitores de filtro. Logo, a baixo volume, a tensão da fonte vai ter seu valor bastante maior, cerca de 40% a maior...

Se necessitas a pleno de 12 Volts, por exemplo, aconselho adotar um transformador com tensão de saída de 12 a 13 Volts (não aconselho direto 13 Volts pois não é valor comercial, mas se tiver de projetar ou enrolar, diria 13 Volts) e com a capacidade de entrega de corrente suficiente..

A aplicação a que se destina tem de poder suportar coisa de 12 Volts x raiz de 2 = 17 Volts. Se não suportar é o primeiro indicativo para se ter fonte regulada, estabilizada..

Cuide também em um erro extremamente comum quando se quer fazer uma fonte regulada, ajustável com tensão de entrada da ordem de 18Volts, para se retificar e filtrar e depois regular..

Muitas e muitas vezes, na tentativa de se fazer uma fonte ajustável de 2 a 18 Volts x 2 Amperes, por não achar transformador de 18V x 2 Amperes o pessoal adota transformador de 2 x 9Volts x 2Amperes.. Ora, esse transformador é projetado para oferecer 9V + 9V x 2A = 18 Watts e só usar dois diodos na retificação, ou seja, quando um semiciclo usa parte do bobinado a outra parte do bobinado não trabalha..

Se usares todo o bobinado, para obter 18 Volts, a máxima corrente que ele poderá suprir será de 18 Watts / 18 Volts = 1 Ampere e não 2 Amperes..

Se tiveres de pensar nesse tipo de transformador, oense num de 9+9 x 4 Amperes, para p[oder tirar 18V x 2 Amperes dele...

- Capacitores de filtro, por sua vez, não são remédio para subir e manter essa tensão alta, no pico.. Existe um compromisso importante ai..

A primeira vista se pode pensar que tanto maior a capacitância melho, o que não é verdadeiro..

Se entenderes que a corrente de saída da fonte passa, no transformador e nos diodos num período muito pequeno, se considerada toda a senóide da rede, entenderás o problema..

O diodo conduz algo como cerca de 10% do tempo de toda a senóide da rede e isso vale também para o transformador...

Desse modo a corrente média de saída de uma fonte acaba passando pelos diodos e também pelo transformador multiplicada por 10..

Isso mesmo, se sua fonte estiver entregando 5 Amperes, os diodos e transformador estarão operando com picos de 50 Amperes. Isso nos diodos causa perda meior de tensão e no transformador perda por I x R..

Se aumentares os capacitores da fon diminuirás o tempo de condução desses diodos e do transformador.. Ai piora mais ainda..

Veja uma figura da onda retificada e filtrada para melhorar o entendimento..

Tente entender o porque de só existir corrente pelos diodos e pelo transformador, iNetz no desenho, em azul, naquele tempo curto ali mostrado. Isso é a chave para entender que uma boa relação e dimensionamento de capacitores ajuda. Nem demais nem de menos...

[Rafael.R]

Grande faller... Essa apostila está guardada.

A aplicação a que se destina tem de poder suportar coisa de 12 Volts x raiz de 2 = 17 Volts. Se não suportar é o primeiro indicativo para se ter fonte regulada, estabilizada..

Aqui você tocou na ferida. Em todas as modestas fontes que montei, tudo se resolvia com uma boa regulagem e filtragem... Mas este tópico foi aberto por uma dúvida antiga que voltou agora e me fez meditar esse assunto na eletrônica.

Por aqui, uma pista de autorama é tocada por uma bateria de 12V x 250A. Certa vez comentaram a ideia de substituir essa bateria por uma fonte e eu já comecei a meditar como seria a melhor maneira de fazer isso. Não que realmente isso vá ser feito, mas pela dúvida que já era antiga, voltou e portanto quero aprender um pouco a respeito de grandes transformadores...

Para substituir essa bateria por uma fonte eu dispensaria regulagem por quatro motivos: 1º porque a própria bateria não é regulada... 2º pelo fato da carga gerar uma FCEM muito forte. 3º pela difícil tarefa de projetar uma fonte de corrente regulada tão alta. E 4º para ser de fácil manutenção.

Bem, quanto a questão da corrente consumida, funcionando com uma carga (um carrinho) pode ser drenado uma corrente de até uns 8A. Se 8 "desses" andarem juntos teria ai uma carga da ordem de 70A. É agora que vem o "lance" de tocar na ferida. Essa carga não poderia funcionar com mais de 13V e foi ai que não consegui imaginar como dimensionar esse transformador e como fazer a filtragem. Eu acho que essa fonte, se fosse dedicada somente a isso, poderia até dispensar excelente filtragem, assim como paralelo a isso, se essa mesma fonte fosse usada, por exemplo, para dar partida em moto/carro. Nesses dois casos uma corrente de mais de 13-14V não poderia existir porque poderia ser danoso às cargas em questão.

A dúvida agora é, sabendo o tipo de carga que hipoteticamente essa fonte se destina, um transformador enrolado com 12V ou 13V e baixa filtragem seria a melhor pedida, ou ainda tem "gato nessa tuba"?

Desculpem pelo texto longo.

Abraço!

[MatheusLPS]

Excelente questão levantada, Rafael.R.

Consegui perceber exatamente onde pintou a dúvida. Só não sei a resposta da questão abordada.

Num primeiro momento, pensando nessa possivel fonte, considerando hipotéticos 8 carirnhos consumindo cada um 7~8A (consumo alto, não?), eu utilizaria uma boa fonte ATX. Não sei como ela iria se comportar com a FCEM. Como por exemlo:

Uma igual a minha: Corsair TX750W

Oferece até 60A na linha de 12V.

Deve ter outras fontes mais baratas. Essa ai me custou R$300 mangos. Achei até barato.

Falou

[faller]

O uso da bateria flutuante nesse tipo de aplicação é excelente, substituir a mesma por fonte somente é uma tarefa muito difícil, mas não impossível..

A bateria age como reservatório de energia e com capacidade de ofertar correntes muito altas.. Muita gente confunde e acha que uma bateria de 45 Amperes hora, só entrega aquela corrente, quando ela pode entregar facilmente coisa de 100, 200 ou mais amperes em curtos intervalos de tempo... 45Ah dá uma ideia da autonomia da mesma.. 45 A em uma hora, ou 90 Amperes durante meia hora ou 180 Amperes durante 15 minutos ou 360 Amperes durante 7,5 minutos ... Só existe uma limitação nessa curva que é a resistência interna da bateria... Senão tenderia a fornecer corrente infinita durante um intervalo muito pequeno de tempo...

Desse modo, substituir a bateria ai nesse caso não me parece uma ideia das mais inteligentes..

A carga, por sua vez, não é totalmente independente e aceita qq tensão. A bateria sim tem tensão variável, dentro de limites pequenos de 11 a 14 Volts, mas não 17 Volts que um transformador retificado e filtrado poderia oferecer..

como se comportaria um único carro na pista recebendo 17 Volts na cuca???? Ficaria arregalado??? Aqueceria demais??? Queimaria o motor??? Ou nada aconteceria???

Não sei.. Que falem os entendidos..

Usar uma fonte ATX não me parece a melhor solução pois acho que facilmente entraria em proteção por corrente, mesmo podendo oferecer 60 Amperes. Motores de indução facilmente tem picos de 20 vezes o valor de regime, na partida, no arranque. Isso botaria um fonte dessas em proteção..

Usar uma fonte de PC flutuando uma bateria, é fria.. Não conseguiria carregar decentemente a mesma pois necessita liberar até 14 Volts para bem carregar a bateria...

Acho que a melhor solução ai é realmente bateria, de adequado dimensionamento, e para tal é necessário que se saiba da real demanda e do tempo dessa demanda, acoplada a uma fonte/carregador que consiga repor a energia gasta, no tempo complementar a esse de uso, de um dia para outro...

[neto_e_khelen]

Excelente questão levantada, Rafael.R.

Consegui perceber exatamente onde pintou a dúvida. Só não sei a resposta da questão abordada.

Num primeiro momento, pensando nessa possivel fonte, considerando hipotéticos 8 carirnhos consumindo cada um 7~8A (consumo alto, não?), eu utilizaria uma boa fonte ATX. Não sei como ela iria se comportar com a FCEM. Como por exemlo:

Uma igual a minha: Corsair TX750W

Oferece até 60A na linha de 12V.

Deve ter outras fontes mais baratas. Essa ai me custou R$300 mangos. Achei até barato.

Falou

Um potência! Achou até barato.....rsrsrsrsrs

[Rafael.R]

Voltei depois de um dia de folga do computador.

Faller: Desse modo, substituir a bateria ai nesse caso não me parece uma ideia das mais inteligentes..

Com certeza, substituir a bateria seria bem mais caro, mais trabalhoso, mais complicado e mais tudo. Isso eu entendo muito bem e ja tentei passar para os leigos "lá" que comentaram a tal mudança bateria/fonte. Para mim e por hora é só a questão do entendimento técnico e geral da coisa. Entendo corretamente e aceito a função da bateria nessa situação

Faller: como se comportaria um único carro na pista recebendo 17 Volts na cuca???? Ficaria arregalado??? Aqueceria demais??? Queimaria o motor??? Ou nada aconteceria???

Não sei.. Que falem os entendidos..

Bem pra falar a verdade eu nem de autorama eu gosto, minha praia é outra, mas eu gosto da eletrônica. Os carrinhos mais fortes tem picos de partida da ordem de 8A/10A e rotação na ordem dos 10.000RPM até 22.000RPM. Uma tensão maior, pra começo de conversa, mudará os tempos das voltas numa competição. Fora isso com certeza ele irá disparar a rotação e queimará...

Faller: O uso da bateria flutuante nesse tipo de aplicação é excelente, substituir a mesma por fonte somente é uma tarefa muito difícil, mas não impossível..

ja houve uma outra pista por la que funcionava com fonte e ela sempre queimava. Não é qualquer fonte que serve para aquilo.

Duvidas:

Como eu disse lá pra cima, antes desse negócio de autorama eu ja questionava como dimencionar corretamente um transformador desse "nipe" e para esse fim, seja alimentar uma pista de autorama ou um motor de arranque automotivo. Eu suponho que para esta finalidade (de alimentar motores) eu poderia dispensar uma boa filtragem mas não tenho certeza. Se o destino do trafo fosse esse e com uma tensão util e não maior que12/13V pergunto:

●Qual a tensão de saída (alternada, antes do diodo)? 12V, 13V, 14V...?

●A filtragem tem de ser excelente, regular, baixa... ou para alimentar motores pode-se dispensar a filtragem?

Obs: Os motores são escovados (carvãozinho no coletor).

Abraço!

[Rafael.R]

Para dar um "up" e fechar o tópico, se uma fonte (12V x 70A) que dispensa regulagem e se destina somente à alimentar motores, posso deixar baixo o valor da filtragem ou até mesmo dispensa-la? Seria danoso a carga (motor) uma alimentação DC sem filtragem?

Pois somente assim eu teria um transformador que despois de retificado teria a mesma tensão na saída.