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Gerador elétrico, tipos e operação

Gerador elétrico, tipos e operação

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:

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.

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Data de publicação: 13 de maio de 2015
Última revisão: 19 de junho de 2020