As pessoas utilizam a energia da corrente eléctrica em quase todas as esferas da sua vida. É agora difícil imaginar a vida sem electricidade, que é convertida a partir de energia mecânica com a ajuda de equipamento especial. Vamos analisar mais de perto como este processo funciona e como os geradores modernos são construídos.
Conteúdos
Conversão de energia mecânica em energia eléctrica
Cada gerador funciona com base no princípio da indução magnética. O alternador mais simples pode ser pensado como uma bobina que gira num campo magnético. Existe também uma variante em que a bobina permanece estacionária, mas o campo magnético apenas a atravessa. É durante este movimento que é gerada corrente alternada. Um grande número de geradores em todo o mundo operam com base neste princípio e são incorporados num sistema de fornecimento de energia.
Concepção e construção de um alternador
O grupo gerador padrão tem os seguintes componentes:
- Uma moldura à qual o estator com os pólos electromagnéticos é fixado. É feita de metal e destina-se a desempenhar a função de protecção de todos os componentes da máquina.
- O estator a que o enrolamento está ligado. É feito de aço ferromagnético.
- O rotor é o elemento móvel em cujo núcleo é colocado o enrolamento que gera a corrente eléctrica.
- A unidade de comutação que retira a electricidade do rotor. Consiste num sistema de anéis condutores móveis.
Dependendo da aplicação, o gerador tem certas características de concepção, mas existem dois componentes que qualquer dispositivo que converta energia mecânica em electricidade tem:
- O rotor é uma peça de ferro em movimento de uma só peça;
- O estator é um elemento estacionário, que é feito de chapas de ferro. Tem ranhuras dentro das quais é colocado um enrolamento de arame.
Para obter uma maior indução magnética, deve haver uma pequena distância entre estes elementos. Os geradores são concebidos da seguinte forma:
- Com armadura móvel e campo magnético estático.
- Com uma armadura estacionária e um campo magnético rotativo.
Actualmente, as máquinas com campos magnéticos rotativos são mais comuns, pois é muito mais conveniente retirar a corrente eléctrica do estator do que do rotor. A construção de um alternador tem muitas semelhanças com a construção de um motor eléctrico.
Diagrama de um alternador
Como funciona um alternador: Com metade do enrolamento num pólo e a outra metade no pólo oposto, a corrente flui num circuito do seu mínimo para o máximo e de volta.
Classificação e tipos de geradores
Todos os geradores eléctricos podem ser categorizados de acordo com o seu critério de desempenho e o tipo de combustível a partir do qual a electricidade é gerada. Todos os geradores estão divididos em monofásicos (tensão de saída 220 volts, frequência 50 Hz) e trifásicos (380 volts, frequência 50 Hz), bem como pelo princípio de funcionamento e pelo tipo de combustível que é convertido em electricidade. Além disso, os geradores podem ser utilizados em vários campos, o que determina as suas especificações técnicas.
De acordo com o princípio de funcionamento
É feita uma distinção entre alternadores assíncronos e síncronos.
Assíncrono
Os alternadores assíncronos não têm uma dependência exacta de FME à velocidade do rotor, mas existe um termo tal como "escorregar S". Determina esta diferença. O valor do deslize é calculado, pelo que ainda há alguma influência dos elementos geradores no processo electromecânico de um motor assíncrono.
Síncrono
Tal alternador tem uma relação física desde o movimento rotativo do rotor até à frequência da energia eléctrica a ser gerada. Neste tipo de dispositivo, o rotor é um electroíman composto por núcleos, enrolamentos e postes. O estator são as bobinas, que estão ligadas em estrela e têm um ponto zero comum. É neles que é gerada a corrente eléctrica.
O rotor é accionado por uma força estranha de elementos móveis (turbinas), que se movem de forma síncrona. A excitação de um tal alternador pode ser de contacto ou sem contacto.
Por tipo de combustível do motor
O afastamento da rede eléctrica com o advento dos geradores já não se torna uma barreira à utilização de aparelhos eléctricos.
Gerador a gás
Este gerador utiliza gás como combustível. O processo de combustão gera energia mecânica que é depois substituída por corrente eléctrica. As vantagens da utilização de um gerador de gás:
- Seguro para o ambiente uma vez que o gás não emite quaisquer elementos nocivos, fuligem ou produtos de decomposição tóxicos quando queimado;
- É economicamente muito vantajoso queimar gás barato. Em comparação com a gasolina, é consideravelmente mais barato;
- O combustível é alimentado automaticamente. A gasolina e o gasóleo precisam de ser reabastecidos conforme necessário, enquanto que o gerador de gás é normalmente ligado ao abastecimento de gás;
- A automatização faz com que a unidade funcione sozinha, mas para tal deve ser colocada numa sala quente.
Gerador diesel
Esta categoria é constituída principalmente por unidades monofásicas com uma capacidade de 5 kW. 220 volts e uma frequência de 50 Hz são padrão para aparelhos domésticos, pelo que a unidade a gasóleo irá lidar bastante bem com a carga padrão. Como se pode adivinhar, requer gasóleo. Porquê optar por um gerador a diesel:
- Baixo custo de combustível;
- Automatismo que permite o arranque automático do gerador em caso de falha de energia;
- Elevado nível de segurança contra incêndios;
- A unidade alimentada a diesel é capaz de funcionar durante um longo período de tempo sem falhas;
- Durabilidade impressionante - alguns modelos são capazes de trabalhar um total de 4 anos de funcionamento contínuo.
Gerador de gasolina
Tais unidades são bastante procuradas como equipamento doméstico. Apesar de a gasolina ser mais cara do que o gás e o gasóleo, estes geradores têm muitos pontos fortes:
- Pequenas dimensões com alta potência;
- Fácil de utilizar: a maioria dos modelos pode ser iniciada manualmente, e os geradores mais potentes estão equipados com um motor de arranque. A tensão é ajustada para uma determinada carga por meio de um parafuso especial;
- Protecção automática em caso de sobrecarga;
- Facilmente mantido e reparado;
- Não fazem muito barulho durante a operação;
- Pode ser utilizado tanto no interior como no exterior, mas deve ser protegido da humidade.
Principais aplicações
Dependendo de onde o alternador é utilizado, as suas especificações são determinadas. Os geradores são essencialmente categorizados de acordo com a sua área de utilização e assim determinam o seu desempenho. Eles dividem os geradores nas seguintes categorias de acordo com a sua utilização:
- Casa. Possuem a potência de 0,7 a 25 kW. Normalmente, esta categoria inclui geradores a gasolina e a diesel. Utilizado para alimentação eléctrica de aparelhos domésticos e equipamento de baixa potência, muito frequentemente em estaleiros de construção. Podem também ser utilizados como fonte de energia portátil quando se viaja ao ar livre;
- Profissional. Pode ser utilizado como fonte permanente de electricidade em instituições municipais e pequenas instalações industriais. A sua capacidade não excede os 100 kW;
- Industrial. Pode ser utilizado em grandes fábricas e instalações, onde é necessário equipamento de alta potência. Tais unidades têm potência superior a 100 kW, têm grandes dimensões e são difíceis de manter por pessoas não treinadas.
