ELETRÔNICA E ELETRICIDADE BÁSICA Gerador Elementar Gerador de corrente alternada Os geradores CA, também denominados alternadores, são máquinas destinadas

ELETRÔNICA E ELETRICIDADE BÁSICAGerador Elementar

Gerador de corrente alternadaOs geradores CA, também denominados alternadores, são máquinas destinadas a converter energia mecânica em energia elétrica. A transformação de energia nos geradores fundamenta-se nas Leis de Faraday e Lenz.


Gerador de corrente alternadaO gerador elementar, concebido por Michael Faraday em 1831, na Inglaterra e mais ou menos na mesma época por Joseph Henry, nos Estados Unidos, era constituído por uma espira que girava entre os pólos de um ímã, semelhante à figura:


Gerador de corrente alternadaUma espira de fio girando em um campo magnético forma um gerador elementar, que é ligado ao circuito externo por meio dos anéis coletores. A força eletromotriz e a corrente de um gerador elementar mudam de direção cada vez que a espira gira 180°. A tensão de saída deste gerador é alternada.


Alternador de Rotor Girante ou de pólos externosComo o próprio nome já diz, em alternador de rotor girante o rotor giram em um campo magnético constante, a figura a seguir mostra com maiores detalhes um gerador simples de rotor girante.


Alternador de Rotor Girante ou de pólos externosOs terminais dos enrolamentos são conectados a dois anéis, que estão ligados ao circuito externo através de escovas. Como já comentado, as escovas aumentam o custo a manutenção devido ao desgaste normal e aquecimento nos anéis devido corrente.


Alternador de Campo Girante ou de pólos internos Com a intenção de eliminar as escovas (fonte de problemas) utiliza-se o alternador de campo girante. Nesse tipo de gerador a bobina onde será induzida a tensão fica fixa no estator da máquina, o que gira é um campo que está no rotor. A figura a seguir mostra um alternador de campo girante.


Alternador de Campo Girante ou de pólos internos O rotor gira, fazendo alternar o campo magnético nas bobinas do estator induzindo tensão nas mesmas possibilitando a ligação direta com a carga sem auxilio de escovas. Construtivamente este tipo de gerador é semelhante ao motor síncrono diferindo apenas, quanto à aplicação, pois aqui a energia mecânica é convertida em energia elétrica.


Alternador de Campo Girante ou de pólos internos O rotor gira, fazendo alternar o campo magnético nas bobinas do estator induzindo tensão nas mesmas possibilitando a ligação direta com a carga sem auxilio de escovas. Construtivamente este tipo de gerador é semelhante ao motor síncrono diferindo apenas, quanto à aplicação, pois aqui a energia mecânica é convertida em energia elétrica.


Alternador de Campo Girante ou de pólos internos No motor síncrono o estator foi alimentado com uma tensão trifásica a qual criou um campo magnético girante, agora a tensão é gerada no estator que alimenta a carga. Este gerador é também chamado de máquina síncrona ou alternador síncrono.


Alternadores de Pólos Salientes A razão do nome pólos salientes é o fato de que entre um pólo e outro há uma espaço de ar considerável. Esses geradores costumam girar em baixas velocidades ele deve ter um grande número de pólos. Baixa rotação geralmente caracteriza um diâmetro do rotor elevado ecomprimento axial pequeno em relação ao diâmetro. Estes tipos de geradores são utilizados na geração hidráulica de energia.


Alternadores de Pólos Salientes Na geração de energia hidrelétrica, a maioria das turbinas hidráulicas trabalham com baixa velocidade de rotação, entre 50 e 300 rpm, a fim de obter-se o máximo desempenho do aproveitamento hidráulico.


Alternadores de Pólos Lisos Nos alternadores de pólos lisos o entreferro é pequeno. Este gerador tem um pequeno número de pólos (entre 2 e 4) e conseqüentemente altas velocidades de rotação (1500 a 3600 rpm).


Velocidade do Gerador A velocidade de um gerador é definida pela velocidade de rotação do campo girante, a qual depende do número de pólos (p) e da freqüência (f). O enrolamento do estator pode ser construído com um ou mais pares de pólos, que se distribuem alternadamente (um “norte” e um “sul”) ao longo da periferia do estator.


Velocidade do Gerador Relação N° pólos, Freqüência e Velocidade do Alternador (rpm)


Excitação do enrolamento de campoO rotor de um gerador síncrono possui um enrolamento de campo, responsável pelo campo magnético do mesmo. Esse campo magnético é criado por uma fonte de tensão continua que alimenta por meio de anéis o enrolamento de campo localizado no rotor, esta fonte é chamada de excitação.


Excitação dinâmicaEsse tipo de excitação utiliza um gerador de corrente continua acoplado no eixo do gerador síncrono, cuja tensão contínua gerada alimenta o enrolamento de campo do alternador, possibilitando a geração da tensão alternada e ainda compensar a queda de tensãocom aumento da corrente de excitação.


Excitação Estática Na excitação estática, como o próprio nome sugere, não há elementos giratórios na geração da tensão continua que alimenta a bobina de campo do alternador síncrono por meio de anéis coletores. Neste caso a tensão de alimentação é provida inicialmente do magnetismo residual do gerador, criando uma pequena tensão, essa tensão é retificada e alimenta o enrolamento de campo do gerador fazendo com que ele crie uma tensão maior


Excitação Estática


Gerador de corrente contínuaUm gerador elementar de corrente continua idêntico ao gerador de corrente alternada (alternador) com a diferença da tensão de saída.


Gerador de corrente contínuaNo alternador a saída é alternada. No gerador CC a tensão gerada também é alternada, a diferença se localiza na saída da tensão que é retificada mecanicamente no coletor constituído por duas lâminas seccionadas chamada de comutador.


Gerador de corrente contínuaTendo-se uma bobina gerando em um campo magnético, as variações de fluxo do pólo norte e do pólo sul sucedem-se na rotação, isso faz com que seja gerado na bobina uma fem alternada senoidal.


Gerador de corrente contínuaPor esse motivo usa-se um coletor formado por lâminas de cobre isoladas entre si, para retificar a fem. alternada induzida.


Exercícios:1. O que ocorre com uma bobina ao ser deslocada por

um campo magnético? 2. Descreva o funcionamento de um gerador

elementar.3. Qual a vantagem em utilizar um alternador de

campo girante?4. Qual o tipo de alternador recomendado para ser

usado em baixa rotação?5. O que diferencia um alternador de CC de um de CA?

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