Campo Eletrico

ALTERNADORES - GRUPOS GERADORES

PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO, INSTALAÇÃO, OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO DE GRUPOS GERADORES

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13 - ALTERNADOR

Denominamos alternador ao gerador de corrente alternada, assim como denominamos dínamo ao gerador de corrente contínua. Os geradores são máquinas destinadas a converter energia mecânica em energia elétrica. A transformação de energia nos geradores fundamenta-se no princípio físico conhecido como Lei de Lenz. Esta lei afirma que "quando existe indução magnética, a direção da força eletromotriz induzida é tal, que o campo magnético dela resultante tende a parar o movimento que produz a força eletromotriz."

Os alternadores pertencem a categoria das máquinas síncronas, isto é, máquinas cuja rotação é diretamente relacionada ao número de pólos magnéticos e a freqüência da força eletromotriz. Não há, basicamente, diferenças construtivas entre um alternador e um motor síncrono, podendo um substituir o outro sem prejuízo de desempenho. Assim, um alternador quando tem seu eixo acionado por um motor, produz energia elétrica nos terminais e, ao contrário, recebendo energia elétrica nos seus terminais, produz energia mecânica na ponta do eixo, com o mesmo rendimento.

A indução magnética ocorre sempre que há movimento relativo entre um condutor e um campo magnético. O 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 ELEMENTAR

Uma espira de fio girando em um campo magnético forma um gerador elementar, que é ligado ao circuito externo por meio dos anéis coletores.

SAÍDA DO GERADOR ELEMENTAR

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. É um ALTERNADOR.

Faraday estabeleceu, ainda, que os valores instantâneos da força eletromotriz (ou tensão) podiam ser calculados pela relação:

e = B . l . v. sen(θ), em que:

e = Força eletromotriz;

B = Indução do Campo Magnético;

l = Comprimento do condutor;

v = Velocidade linear de deslocamento do condutor e

θ = Ângulo formado entre B e v.

O campo magnético da figura acima é constituído por ímãs naturais. Para que seja possível controlar tensão e corrente em um alternador, o campo magnético é produzido por ímãs artificiais, formados por bobinas alimentadas com corrente contínua suprida por uma fonte externa e controlada por um regulador de tensão.

Com muitas espiras, um campo magnético controlado por meio de um dispositivo de excitação com corrente contínua, montados em arranjo conveniente, fabrica-se os alternadores comerciais utilizados nos grupos geradores, bem como os grandes alternadores das usinas hidroelétricas. Nas figuras, vistas de detalhes de alternadores produzidos pela WEG.

ALTERNADOR NEGRINI:

Estator e tampa com bobinas de campo da excitariz. - Alternador NEGRINI Rotor com ventilador, induzido da excitatriz e ponte retificadora na extremidade do eixo

Alternador NEGRINI Tipo ATE

Mecanicamente, o alternador é constituído por duas partes principais: uma fixa, que é a carcaça, onde se encontram os pés de fixação, e a outra móvel (girante). A parte fixa chamamos estator e a parte móvel chamamos rotor.

Eletricamente, também, são duas partes principais. Uma delas é responsável pelo campo magnético, onde estão localizados os pólos do alternador, que chamamos de campo (ou indutor). A outra parte é onde aparece a força eletromotriz, a qual chamamos de induzido.

O posicionamento do campo e do induzido dão origem a dois tipos de máquinas diferentes. Quando o campo está localizado no estator, temos o que chamamos de máquina de pólos fixos (ou de pólos externos) e, ao contrário, quando o campo se encontra no rotor, temos o que chamamos de máquina de pólos girantes (ou de pólos internos). As máquinas de pólos fixos são pouco utilizadas devido ao inconveniente da necessidade de escovas para retirar a energia gerada. As máquinas de pólos girantes são as mais utilizados por permitirem a retirada da energia diretamente dos terminais das bobinas.

Segundo o tipo de aplicação, os alternadores são construídos com características especiais para atender os diversos segmentos a que se destinam, com diferenças de forma construtiva, isolação, refrigeração, acabamento e características elétricas conforme abaixo:

13.1 - APLICAÇÕES

Alternadores Industriais: São os chamados de "máquinas de linha", destinados a atender a maioria dos consumidores normais.

Alternadores Navais: São máquinas construídas para uso naval, com todos os componentes projetados e tratados para resistir à corrosão marinha.

Alternadores Marinizados: basicamente são alternadores industriais destinados a serviço em áreas agressivas, recebendo então um tratamento especial em alguns componentes.

Alternadores para Telecomunicações: São máquinas especiais, com características determinadas para não causar interferência nas telecomunicações e também para atender ao tipo de carga, que é bastante severa. Em geral, os alternadores destinados a atender equipamentos de telecomunicações alimentam