Gerador CC

História da evolução de transformação de energia

]O primeiro gerador de corrente contínua foi inventado em 1866 pelo cientista alemão Werner von Siemens, porém para ele chegar até onde chegou outros pesquisadores já vinham estudando os princípios do eletromagnetismo, como o cientista inglês William Gilbert que publicou uma obra intitulada De Magnete 1600, descrevendo a força de atração magnética. Antes disso, em 641 a.C., Tales já havia verificado que ao friccionar uma peça de âmbar com um pano poderia criar atração de corpos pequenos e leves, como fio de cabelo e penas.

Assim muitas pesquisas e experimentos já haviam sido feito na área do eletromagnetismo antes de Siemens desenvolver seu gerador de CC. A primeira máquina eletrostática foi desenvolvida pelo alemão Otto von Guericke em 1663 e em 1775 o suíço Martin Planta a aperfeiçoou. Em 1831 foi Faraday quem fez a descoberta de que era possível a transformação de energia mecânica em energia elétrica e vice-versa, sendo considerado um dos maiores avanços individuais da ciência. A eletricidade é a única forma de energia cujo o controle, utilização e conversão em outras formas de energia relativamente fácil e de maior relevância nos dias atuais.

Figura 1: A conversão eletromecânica da energia nos geradores e motores elétricos.

Fonte: Villar, Gileno José de Vasconcelos. Apostila de Geradores e Motores CC, 2006, p. 2.

A energia elétrica que foi produzida através da conversão eletromecânica, poderá ser reconvertida várias vezes antes da utilização para o qual ela é destinada ao trabalho útil que pode ser de qualquer um dos casos abaixo:

Mecânicas (Motores)

Térmica (Estufas)

Luminosa (Lâmpadas)

Química (Reacões Eletroquimicas)

Outras Formas de Energia Elétrica

Princípios de Funcionamento de um Gerador de Corrente Contínua

Um gerador simples é composto por um enrolamento de uma espira entre um campo magnético gerado por um par de imãs, quando essa espira gira em seu próprio eixo faz com que o campo magnético varie em torno da espira gerando uma F.E.M.(Lei da Indução Magnética).

Figura 2:

Lei de Faraday da indução magnética

Tanto os geradores de corrente contínua como os geradores de corrente alternada são fortemente baseados na Lei de Faraday, que diz que uma corrente será conduzida por um condutor em um circuito fechado toda vez que houver variação no fluxo magnético através desse circuito.

Gerador de Corrente Contínua

O gerador de corrente contínua é um equipamento que serve para transformar energia mecânica de rotação em energia elétrica e para fazer essa conversão utilizam-se inúmeras fontes de energia mecânica, tais como: hidráulica, eólica, vapor, motores à combustão entre outros. A diferença básica entre um gerador e um motor é a sua forma de transformação de energia que explica-se pela figura abaixo.

Figura 3: Conversão Eletromecânica de energia.

Fonte: Seixas, Falcones José Mendes de, Rodolfo Castanho Fernandes. Máquinas Elétrica II. 2012, p. 3.

A corrente contínua tem utilidade em vários segmentos da indústria como em cargas de baterias, instalações eletroquímicas, eletroímãs industriais e etc.

Construção

Os elementos para construção de um gerador de corrente contínua são basicamente os mesmos de um motor de corrente contínua. Mostraremos abaixo cada uma das partes que compõe um gerador.

Armadura

Faz o movimento rotacional em decorrência de uma força mecânica externa, onde sua tensão gerada é utilizada para alimentar um circuito externo.

Figura 4: Armadura ou rotor do trabalho prático

Escovas

São conectores de carvão normalmente, fixados sobre molas que auxiliam no deslizamento sobre o comutador no eixo, fazendo a pressão necessária para manter somente contato e não pressioná-lo para evitar danificar o sistema.

Comutador

Responsável pela conversão da corrente alternada que circula pelo condutor em corrente contínua. Composto por um par de segmentos de cobre para cada enrolamento da armadura, isolados entre si e do eixo para não haver curto circuito. Na carcaça da máquina são montadas as escovas fixas que fazem contato entre os segmentos opostos do comutador.

Figura 5: Ilustração das escovas e do comutador.

Fonte: Máximo, Antônio. Curso de Física. LTC, 2011, p.224.

Enrolamento de Campo

Composto por um eletroímã que fica fixado na carcaça da máquina e é excitado por uma fonte de corrente separada ou gerada pela própria máquina. Pode ser colocado no lugar de um eletrímã ainda um par de ímãs naturais, assim não necessita de uma fonte para excitar o campo.

Força Eletromotriz

F.E.M., geralmente denotada como , é a propriedade de que dispõe um dispositivo qualquer a qual tende a ocasionar produção de corrente elétrica num circuito. É uma grandeza escalar e não deve ser confundida com uma diferença de potencial elétrico (DDP), apesar de ambas terem a mesma unidade de medida. No Sistema Internacional de Unidades a unidade da força eletromotriz e da DDP é J/C ( por Coulomb), mais conhecida como V (Volt). A DDP entre dois pontos é o trabalho por unidade de Joul que a força eletrostática realiza sobre uma carga que é transportada de um ponto até o outro; a DDP entre dois pontos é independente do caminho ou trajeto que une um ponto ao outro. A força eletromotriz é o trabalho por unidade de carga que uma força não-eletrostática realiza quando uma carga é transportada de um ponto a outro por um particular trajeto; isto é, a força eletromotriz, contrariamente da DDP, depende do caminho. Por exemplo, a força eletromotriz em uma pilha ou bateria somente existe entre dois pontos conectados por um caminho interno a essas fontes.

Todos os materiais exercem uma certa resistência, por menor que seja, ao fluxo de elétrons, o que provoca uma perda indesejada de energia (efeito Joule). Com os geradores não é diferente, ou seja, enquanto a corrente passa do polo negativo para o positivo, há uma perda de energia devido à resistência interna do próprio dispositivo.

Figura 6: Ilustração da f.e.m.

Fonte : http://www.jornallivre.com.br/152205/o-que-e-forca-eletromotriz.html

Bibliografia

http://dc358.4shared.com/doc/KY40wMKJ/preview.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_eletromotriz

http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/gerador/forca_eletromotriz_gerador/

http://motoreletrico.wordpress.com/2012/09/10/a-historia-do-motor-eletrico/

Beatriz, Alvarenga, Antônio Máximo. Física – Vol. Único. São Paulo, Ed. Scipione, 2007.

Halliday, David, Robert Resnick, Kenneth S. Krane. Física 3. Rio de Janeiro, LTC, 2004.

Máximo, Antõnio, Beatriz Alvarenga. Curso de Física. , Ed. Scipione, 2011.

Vaz, Frederico Samuel de Oliveira. Apostila de Máquinas Elétricas – Curso de Eletrotécnica. Florianópolis, 2010.

Villar, Gileno José de Vasconcelos. Apostila de Geradores e Motores CC, 2006.

Seixas, Falcones José Mendes de, Rodolfo Castanho Fernandes. Máquinas Elétrica II. Ilha Solteira, 2012.

Faculdade Anglicana de Erechim (FAE)

Gerador de Corrente Continua

Nomes : Raí , Evanderson

Erechim 16 de outubro de 2014.