Um gerador elétrico é um dispositivo projetado para produzir eletricidade a partir de outros tipos de energia. O mais comum é o que transforma energia mecânica em energia elétrica. Às vezes, também é chamado de grupo gerador.
Um gerador elétrico é um instrumento que transforma energia mecânica em energia elétrica, cujo princípio operacional é baseado no fenômeno da indução eletromagnética.
Michael Faraday criou o primeiro gerador eletromagnético: o disco Faraday. O disco de Faraday mostrou que a eletricidade poderia ser gerada usando magnetismo. A lei de Faraday afirma que a tensão induzida em um circuito é diretamente proporcional à mudança no fluxo magnético em um condutor ou bobina.
Como funciona um gerador elétrico?
Os geradores elétricos usados nas usinas para produção de eletricidade são bastante complexos, mas seu princípio operacional é muito simples:
Esquematicamente, eles consistem em um ou mais enrolamentos de fio condutor (bobinas). Essas bobinas são fornecidas com energia mecânica para girá-las dentro de um intenso campo magnético.
A energia mecânica pode ser fornecida por uma turbina. A bobina, livre para girar, é chamada de rotor, enquanto o ímã fixo é chamado de estator. Existem três tipos de turbinas:
-
A turbina hidráulica, usada em usinas hidrelétricas.
-
A turbina a vapor, usada em usinas térmicas solares, usinas nucleares e usinas de carvão, por exemplo.
-
A turbina a gás, usada em usinas de ciclo combinado.
Em algumas usinas hidrelétricas, o gerador pode funcionar ao contrário. Desta forma, funciona como uma bomba de água. Essa funcionalidade é útil quando há excesso de energia.
Semelhança com um motor elétrico
O que acontece em um gerador de corrente elétrica é exatamente o oposto do que acontece em um motor elétrico.
Em um motor elétrico, a força exercida pelo ímã no circuito coberto pela corrente é traduzida em duas forças. Esse par de forças transmite um movimento rotativo ao rotor.
No caso do gerador elétrico, nenhuma corrente flui para o circuito. A rotação é transmitida através de alguma forma de energia mecânica.
Para entender o sistema operacional, imagine que temos uma bobina simples que consiste em uma bobina quadrada. O movimento rotativo do loop em relação ao campo gera o fenômeno da indução eletromagnética, ou seja, gera uma corrente no loop.
A intensidade da corrente, como a intensidade da fem induzida, será proporcional ao fluxo do campo magnético:
-
Quando o loop é perpendicular ao campo magnético, a intensidade da corrente induzida será máxima;
-
A corrente induzida diminui à medida que a bobina gira para posições mais oblíquas do que as linhas de força do campo magnético. Quando a bobina é paralela ao campo, o fluxo do campo em relação à bobina é zero.
Continuando a girar o loop, a direção da corrente é invertida. A força da corrente aumenta à medida que o loop retorna para oferecer uma maior área de superfície das linhas de força de campo. Até atingir um novo valor máximo. Este máximo é o mesmo que o anterior, mas com um sinal oposto, que continua a diminuir à medida que a rotação do loop continua.
A corrente produzida por esse gerador, portanto, não possui uma intensidade constante. No entanto, segue uma tendência sinusoidal: essa corrente é chamada de corrente alternada.
Normalmente, as bobinas de um alternador são conectadas juntas para formar três geradores de CA fora de fase entre si. Diz-se que o alternador produz uma corrente trifásica, que é fornecida em nossas casas.
O transformador é um instrumento capaz de transformar uma corrente alternada com uma certa tensão efetiva em uma voltagem diferente. A transformação acontece com pequenas perdas de energia.
Tipos de geradores elétricos
Se queremos comprar um gerador elétrico, precisamos primeiro saber quais tipos existem e quais características eles têm:
Gerador de energia portátil ou estacionário
Geradores estacionários são geralmente colocados em salas especiais. Eles são usados regularmente ou mantidos prontos a qualquer momento para começar a operar. Às vezes, eles trabalham autonomamente em caso de falta de energia.
Os laptops variam desde os menores e mais leves geradores de lazer até os gigantes geradores montados em caminhões.
Tipo de motor
Os geradores também são classificados de acordo com o combustível que utilizam e, portanto, de acordo com o tipo de motor que os equipa:
-
Gerador a 2 tempos
-
Gerador a gasolina a 4 tempos
-
gerador elétrico a diesel
O gerador elétrico a gasolina é mais popular que o gerador a diesel.
O gerador a 2 tempos é o menor e o mais compacto. É aquele com o mecanismo mais simples.
O 4 tempos só funciona com gasolina. Também produz menos emissões de gases de efeito estufa. Também possui maiores cortes de energia: a potência aumenta com a gama disponível de modelos a 4 tempos e ainda mais com geradores a diesel.
No setor de quatro tempos, também existem aqueles que funcionam com gás (GLP, butano, propano) que emitem menos gás.
Gerador de energia do inversor
Outra diferença importante entre os vários geradores é a eletrônica de controle que eles têm a bordo. Os modelos mais simples fornecem 12V em corrente contínua e 220V em corrente alternada.
No entanto, a corrente fornecida sofre flutuações nas emissões, dependendo da absorção instantânea da carga aplicada.
Os inversores de potência são capazes de fornecer uma corrente muito estável e regular.
Voltagem de saída
Dependendo das necessidades, existe a possibilidade de ter geradores de corrente monofásicos (saída de 230V) ou trifásicos (400V).
No entanto, deve-se notar que também há um gerador de CC ou 12V. Este gerador geralmente é combinado com a fonte comum de 230V CA.
Gerador de corrente de partida elétrica
A maioria dos no-breaks portáteis começa com um sistema de extração manual. Outros integraram um motor de arranque e uma bateria para operá-lo. Obviamente, isso implica um aumento no peso e nas dimensões de todo o dispositivo, mas possui vantagens inegáveis se forem necessárias partidas frequentes.
Além disso, uma evolução dos modelos com um motor de arranque são aqueles que possuem um arranque automático. Essa evolução se deve a uma seção eletrônica de controle e interface com a rede elétrica da casa. Por exemplo, quando não há energia; O sistema detecta a queda de tensão e inicia o gerador automaticamente, mantendo a casa sob carga elétrica.
Gerador de energia silenciada
Uma categoria final é a dos geradores projetados para emitir o mínimo de ruído possível.
O gerador de energia silencioso é procurado quando projetado para trabalhar nas áreas onde as pessoas ficam e / ou trabalham.
A máquina está equipada com sistemas de isolamento acústico e redução de vibrações emitidas. A redução no ruído percebido é perceptível. Ao se aproximar da compra de um desses geradores, o nível de ruído em decibéis expresso no manual técnico deve ser verificado.
Geradores que não são alimentados por energia mecânica
Existem vários geradores elétricos que a fonte de entrada não é energia mecânica.
Entre este tipo de geradores, encontramos:
Geradores fotovoltaicos
Geradores fotovoltaicos usam painéis solares fotovoltaicos. Cada painel solar é constituído por um arranjo de células fotovoltaicas. As células fotovoltaicas são responsáveis por gerar eletricidade graças ao efeito fotovoltaico.
Geradores eletroquímicos
Quando o fluxo de elétrons é produzido por uma reação de redução da oxidação, existe um gerador eletroquímico. Os mais comuns são baterias e células de combustível.
Geradores de radioisótopos
A geração no gerador termoelétrico de radioisótopos é baseada na decomposição de isótopos radioativos. A decomposição radioativa produz emissão de partículas e calor. A produção de eletricidade pode ser obtida diretamente do deslocamento de partículas eletricamente carregadas ou indiretamente do calor produzido.
Geradores térmicos diferenciais
A produção de eletricidade é obtida a partir de uma diferença de temperatura para o efeito Seebeck. Este sistema pode funcionar com qualquer gradiente térmico.
