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Corrente elétrica

O que é corrente alternada (AC)?

A corrente alternada (CA) é um tipo de corrente elétrica que muda com o tempo. A variação pode estar na intensidade da corrente ou na direção em intervalos regulares.

O que é corrente alternada (AC)?

A tensão varia entre os valores máximo e mínimo ciclicamente. A tensão é positiva na metade do tempo e negativa na outra metade. Isso significa que metade do tempo a corrente circula em uma direção e a outra metade na direção oposta.

A forma mais comum de ondulação segue uma função trigonométrica semelhante a seno. Esta é a maneira mais eficiente e prática de produzir energia elétrica usando alternadores. No entanto, existem certas aplicações nas quais outras formas de onda são usadas, como a onda quadrada ou a onda triangular.

Corrente direta é aquela que mantém seu valor de tensão constante e sem alteração de polaridade.

Qual é a frequência de uma corrente alternada?

Frequência é o número de ciclos da onda senoidal que ocorrem em uma unidade de tempo.

A curva senoidal representa a variação da tensão em uma corrente alternada. A frequência da mesma corrente é o número de voltas ou ciclos dados pelo raio do círculo trigonométrico em uma unidade de tempo.

Frequências usuais

A frequência do sistema elétrico varia de acordo com o país e algumas vezes dentro de um país.

A maior parte da energia elétrica é gerada em 50 ou 60 Hertz. Alguns países têm uma mistura de suprimentos de 50Hz e 60Hz.

Uma baixa frequência facilita o projeto de motores elétricos. Especialmente para aplicações de elevação, britagem e laminação. Esses motores requerem uma alta velocidade de rotação. Também é benéfico para motores de tração do tipo comutador para aplicações como ferrovias.

No entanto, a baixa frequência também causa oscilações visíveis nas lâmpadas de arco e nas lâmpadas incandescentes. O uso de frequências mais baixas também proporcionou a vantagem de menores perdas de impedância, que são proporcionais à frequência.

Efeitos de altas frequências

Uma corrente direta flui uniformemente através da seção transversal de um cabo uniforme. Em uma corrente alternada de qualquer frequência, a carga elétrica é forçada a se afastar do centro do cabo, em direção à sua superfície externa. Isso ocorre porque a aceleração de uma carga elétrica em uma corrente alternada produz ondas de radiação eletromagnética. 

Essas ondas cancelam a propagação de eletricidade em direção ao centro de materiais com alta condutividade. Esse fenômeno é chamado de efeito do filme.

Em frequências muito altas, a corrente não flui mais no cabo. A corrente flui na superfície do cabo dentro de uma espessura rasa da crosta.

A profundidade da crosta é a espessura na qual a densidade de corrente é reduzida em 63%. Mesmo em frequências relativamente baixas usadas para transmissão de energia (50 Hz - 60 Hz), a distribuição desigual de corrente ainda ocorre em condutores espessos o suficiente.

Por exemplo, a profundidade do filme de um condutor de cobre é de aproximadamente 8,57 mm a 60 Hz. Por esse motivo, os condutores de alta corrente geralmente são ocos. Isso economiza massa e custo.

Como a corrente tende a fluir na periferia dos condutores, a seção transversal efetiva do condutor é reduzida. Isso aumenta a resistência efetiva da corrente alternada do condutor, uma vez que a resistência é inversamente proporcional à área da seção transversal.

A resistência à corrente alternada geralmente é muitas vezes maior que a resistência à corrente direta. essa diferença causa uma perda muito maior de energia devido ao aquecimento ôhmico.

Conversão de alternado para contínuo

A corrente alternada pode ser facilmente comutada para corrente contínua. O continuum não possui esse recurso. Esta é precisamente a razão do amplo uso desse tipo de corrente.

Para converter corrente contínua em corrente alternada, o aumento de tensão é alcançado conectando dínamos em série. Essa técnica é muito impraticável em comparação com a alternativa que possui um transformador, que permite que a tensão seja aumentada com eficiência.

A energia elétrica é fornecida pelo produto da tensão, intensidade e tempo. Como a seção dos condutores das linhas elétricas depende da corrente, por meio de um transformador, a tensão pode ser aumentada para valores altos. Corrente elétrica de alta tensão. Aumentar a tensão diminui a intensidade da corrente.

A grande vantagem de distribuir corrente em alta tensão é que a eletricidade pode ser distribuída por longas distâncias a baixas intensidades. Isso reduz as perdas de energia causadas:

  • O efeito Joule.

  • Histerese.

  • Correntes de Foucault.

É comum que as instalações de energia solar fotovoltaica usem um conversor de corrente contínua para corrente alternada para que a energia gerada possa ser fornecida à rede.

Distribuição de eletricidade

Na Europa, a eletricidade é distribuída na forma de corrente alternada sinusoidal a uma frequência constante de 50 Hz.

O uso desse tipo de corrente se deve a:

  • O transporte de altas potências elétricas é muito eficiente se for realizado em altas tensões. Altas tensões são alcançadas facilmente com o uso de transformadores.

  • Alternadores são mais simples. Eles também são mais eficientes que os dínamos.

  • Em corrente contínua, não é possível explorar as vantagens de um sistema trifásico. Quase todos os dispositivos eletrônicos de consumo operam em corrente contínua. Apesar disso, essa conversão pode ser facilmente alcançada por meio de um retificador simples.

Por outro lado, é possível obter corrente elétrica alternada a partir de corrente contínua. Os inversores de potência podem gerar essa conversão e fornecer corrente nos parâmetros apropriados de frequência, forma de onda e tensão.

História de corrente alternada

Nas origens industriais do uso de eletricidade no século 19, a corrente contínua foi usada. A corrente contínua oferece a vantagem de poder ser armazenada em baterias.

No entanto, com a chegada da corrente alternada pelo cientista Nikola Tesla, o mundo foi novamente revolucionado.

Expansão de corrente alternada

A eficiência desse novo tipo de corrente se deve ao fato de poder reduzir drasticamente as perdas de energia em longas distâncias, graças ao aumento da tensão elétrica.

Essa característica permitiu superar a corrente direta de Thomas Edison.

A corrente alternada foi estendida graças ao uso do transformador. O transformador permite elevar a diferença de potencial (tensão) a níveis muito altos (alta tensão) e a corrente a valores muito baixos.

Dessa forma, a energia permanece inalterada ao transmiti-la por longas distâncias.

Além disso, os motores elétricos CA são mais confiáveis ​​e eficientes do que os motores elétricos CC.

Atualmente, no mundo, a energia elétrica alternada é distribuída em duas frequências, 50 Hz (Europa, Ásia, África) e 60 Hz (América, parte do Japão) e tensões diferentes.

Guerra das correntes

A guerra das correntes foi uma série de eventos que cercaram a luta motivada pela introdução de sistemas de transmissão de energia elétrica nos Estados Unidos. Isso aconteceu entre o final da década de 1880 e o início da década de 1890.

A luta foi motivada pela expectativa dos enormes benefícios que grandes empresas esperavam obter do rápido crescimento do negócio de fornecimento de eletricidade.

Os sistemas de corrente contínua DC da Edison Company e os sistemas de corrente alternada AC da Westinghouse Electric (cujo proprietário era George Westinghouse) com suas respectivas vantagens e desvantagens, tornaram-se os protagonistas do confronto entre empresas.

Thomas Edison estava do lado dos advogados de DC. Por outro lado, o engenheiro Nikola Tesla era a favor da corrente alternada.

Apesar da popularidade de Edison e de suas descobertas e invenções, foi a corrente alternada de Tesla que venceu a batalha.

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Data de publicação: 9 de agosto de 2016
Última revisão: 18 de abril de 2020