Como calcular queda de tensao com indutor e capacitor em série?

mroberto98 · 1 de fevereiro de 2013

Por exemplo um circuito serie onde R1 = 100R e C1 = 50uF alimentado com 10vp 100Hz. Sobre o capacitor terá um tensão de 3vp!

eu uso a formula do triangulo retângulo, onde o capacitor defasa em 90° e a impedância será a ipotenusa.... Até aqui eu sei calcular com indutor, capacitor em serie com o resistor.

Mas não sei para calcular quando o circuito é apenas um filtro, um indutor em serie com o capacitor qual a tensão que teria no meio? Qual a formula?

por exemplo, fonte de 100hz 10vp, quaro que tenha 5vp no meio qual o valor do indutor e do capacitor? (filtro LPF)

felipefpt · 2 de fevereiro de 2013

Xc=1/2*π*f*C = impedancia do capacitor...

Xl=2*pi*f*L = impedancia do indutor...

você sabe fazer calculos com numeros complexos??

se não estude sobre isso, pois você vai achar uma impedancia total no circuito e depois é só fazer um divisor de tensão

mroberto98 · 2 de fevereiro de 2013

Para achar a impedância do circuito eu usa a formula: Z² = r ² + xc²... E com a corrente eu acho a tensão no meio.... Isso eu já sabia, quando é com capacitor e indutor apenas em serie é Z = xl - xc...

Não seria isso?

felipefpt · 2 de fevereiro de 2013

Para achar a impedância do circuito eu usa a formula: Z² = r ² + xc²... E com a corrente eu acho a tensão no meio.... Isso eu já sabia, quando é com capacitor e indutor apenas em serie é Z = xl - xc...
Não seria isso?

Isso é um numero complexo, o resistor também está em série??

a impedancia do circuito é +/- assim

Z=R + j(-Xc+Xl (quando estão em série))

procure saber o que são numeros complexos, representação de numeros complexos em forma polar e retangular, pois é uma operação mais complicada que parece.

mroberto98 · 2 de fevereiro de 2013

OK vou procurar saber...

Aproveitando, como é feito o dimensionamento do filtro LPF da saída de um amplificador classe D?

Agricio · 3 de fevereiro de 2013

Por que não usa resistor no lugar da bobina?

A fórmula usando resistor é: F=1/2*π*RC.

π = pi = 3.141592653589793238462643383279502884… (dízima infinita)

RC = será um valor médio entre R e C. Por tratar-se de duas incóginitas, você terá que optar por um ou outro e dar-lhe um valor. Pela frequência que você passou (100Hz), opte pelo capacitor © e use um valor entre 3,9µF a 39µF, podendo ir até 100µF. Esses valores filtram a frequência fundamental e também as harmônicas primárias, (25Hz-50Hz - 100Hz-200Hz-400Hz). O resultado será o valor da resistência.

É importante lembrar que em todo filtro para tensão e corrente alternada também é necessário calcular a XC (reatancia capacitiva) tendo em vista que o mesmo (capacitor) também se comporta como um resistor em tensões alternadas. (Para DC essa resistência tem um valor infinito)

A fórmula para reatancia capacitiva é: Xc = 1/(2*π*FC)

Estou imaginando que você está querendo filtrar ondas senoidais fixas a 50% do ciclo.

Se pretende filtrar ondas quadradas com largura de pulso variável (PWM) com RIPPLE = 0, desista, você jamais conseguirá isso.

Agricio

mroberto98 · 3 de fevereiro de 2013

Quero filtrar uma onda quadrada mesmo PWM que sai do amplificador para sair um sinal médio depois do filtro.

1° eu não uso resistor porque o circuito é de potencia.

E calcular a reatancia da bobina e do capacitor eu sei, também sei calcular a impedância em serie com capacitor, bobina e resistor.

o que eu perguntei foi do filtro para filtrar as ondas quadradas pwm.

É impossível ou possível? E porque?

Se pretende filtrar ondas quadradas com largura de pulso variável (PWM) com RIPPLE = 0, desista, você jamais conseguirá isso.

Agricio

Você estava errado, com muito esforço eu consegui entender o funcionamento do filtro LPF que é usado para filtrar Sinal de onda quadrada PWM. (0% de Ripple, pois a onda é 100% quadrada)

Eu consegui entender o funcionamento e a proporçao media do capacitor e indutor em relaçao a frequencia, o que eu queria era a formula exata (se tiver).

Agricio · 3 de fevereiro de 2013

Você estava errado,

Não, amigo eu não estou errado não. Também já me iludí com isso.

(0% de Ripple, pois a onda é 100% quadrada)

Sim, se a onda for 100% quadrada e fixa, sem alteração em sua largura. Nesse caso sim, é possível um filtro de 100%. Já escreví isso em outro tópico.

Veja o texto da figura, espero que entenda Inglês.

O link com a matéria completa.

http://www.thebox.myzen.co.uk/Tutorial/PWM.html

Agricio

mroberto98 · 3 de fevereiro de 2013

OK vou ler esse contexto, acho que a culpa foi minha por nao explicar direito....

Bom o que eu queria fazer é um filtro LPF para filtrar um sinal com largura modulada.

Esse sinal é 100% quadrado mas com pulsos com larguras diferentes... Como um sinal senoidal modulado e depois do filtro virar senoidal novamente...

Eu sei que com um sinal quadrado com pulsos idênticos nao seria possível( alias, sairia uma media 0v ou meio vcc) mas no meu caso nao são idênticos.

Agricio · 4 de fevereiro de 2013

Vou tentar explicar por que não funciona 100%.

1º)É preciso entender que:Frequência fixa + largura de pulso fixo = valor de capacitor fixo. (Isso fica 100%).

2º)Largura de pulso variável no PWM = variação de tensão na saída.

3º)Todo capacitor tem seu tempo de carga e descarga e isso depende de sua capacidade e tensão.

4º)Para cada variação na largura de pulso PWM, temos uma tensão diferente e o capacitor de filtro tem que acompanhar essa variação de tensão do PWM.

5º)Como é que ele (capacitor) vai fazer isso se seu valor é fixo?

Isso é problema também p/ bobina cujo valor não se altera.

O máximo que se consegue é amenizar o problema.

Se você quer uma saída variável de tensão tipo escada ou degrau, melhor fazer via software com algum PICxxx.

Fórmulas eu tenho um monte aqui. Quando tiver tempo eu scaneio e coloco alguma coisa p/ você se divertir.

Agricio

mroberto98 · 4 de fevereiro de 2013

Essa parte eu até entendi um pouco, mas veja, um sinal modulado é feito por um comparador de tensão que compara um sinal de entrada com um triangular de 100khz a 1mhz, vamos usar um exemplo um sinal de 1khz do oscilador e um sinal senoidal de 10hz.

vai sair um sinal modulado quadrado com larguras de pulso não fixa, quando o sinal senoidal tiver em 0v a largura de pulso seria de 50%, quando estiver na tensão de pico a largura estaria quase em 100% para os pulsos positivo, e quando o sinal tiver no pico negativo, a saída estaria em quase 100% em pulsos negativos.

esses pulsos modulado mesmo com larguras diferentes será de 1khz (frequência do osclilador)

então com um indutor eu impesso que passe essa frequência de 1khz passando apenas as variações de 10hz.

Mas ai eu uso um capacitor para eliminar ainda mais esses 1khz. (não seria apenas para isso que o capacitor e o indutor funcionasse? Como filtro LPF?)

Agricio · 4 de fevereiro de 2013

vamos usar um exemplo um sinal de 1khz do oscilador e um sinal senoidal de 10hz.

Você vai jogar uma senoide de 10Hz dentro de uma portadora quadrada de 1KHz (PWM) e pretende variar largura de pulso do PWM variando assim a senoide, retirando essa senoide com largura de pulso alterada na saída? Foi isso que entendí?

então com um indutor eu impesso que passe essa frequência de 1khz passando apenas as variações de 10hz.
Mas ai eu uso um capacitor para eliminar ainda mais esses 1khz. (não seria apenas para isso que o capacitor e o indutor funcionasse? Como filtro LPF?)

É, se estiver devidamente sintonizado numa frequência fixa sem alteração na largura de pulso, está certo.

Quero lembrar que variação de largura de pulso sem alterar a frequência só é conseguida com PWM. Ondas senoidais quando se altera largura de pulso também altera a frequência, isso é automático.

Agricio

mroberto98 · 4 de fevereiro de 2013

Sim, o indutor calculado certo eliminava as frequências de 1khz, quando o sinal estiver no pico positivo, a onda modulada estaria com duty cicle em torno de 90% por exemplo (quase 100%), assim o filtro deixaria passar pois é uma baixa frequência elevando o sinal sobre a carga.... É isso que eu quero, já simulei no proteus e funcionou perfeitamente, modulei, depois do filtro saiu o sinal perfeito como na entrada....

Mas o sinal ficou com alguns ruídos (frequências de 1khz) mas foi muito pouco, ruídos gom 0,06v de pico.

Mas ai no caso de um amplificador que entra um sinal de frequência variável de 20hz a 20khz, o oscilador deveria ser quantas vezes maior que a frequência de 20khz?

Ouvi dizer que esses amplificadores são restritos a altas potencias e trabalharem com frequência muito altas.... Isso é verdade? E porque?