ATPS Engenharia Mecânica- Eletricidade Aplicada-Correntes

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Se todos os sistemas de transmissão fossem em corrente contínua, seria preciso uma usina em cada bairro para abastecer as casas com eletricidade. O único problema da alta voltagem transportada pela corrente alternada é que ela poderia provocar choques fatais dentro das residências. "Por isso, a alta voltagem é transformada no final em tensões baixas. As mais comuns são as de 127 ou 220 volts", diz o físico Cláudio Furukawa, da USP. Portanto, a corrente que chega à tomada de sua casa continua sendo alternada, mas com uma voltagem bem mais baixa. Já a corrente contínua sai, por exemplo, de pilhas e baterias, pois a energia gerada por elas, usada nos próprios aparelhos que as carregam, não precisa ir longe. Também há muitos equipamentos eletrônicos que só funcionam com corrente contínua, possuindo transformadores internos, que adaptam a corrente alternada que chega pela tomada.

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Geradores de corrente elétrica

A corrente sempre existe enquanto há diferença de potencial entre dois corpos ligados, por um condutor, por exemplo, mas esta tem pequena duração quando estes corpos são eletrizados pelos métodos vistos em eletrostática, pois entram rapidamente em equilíbrio.

A forma encontrada para que haja uma diferença de potencial mais duradoura é a criação de geradores elétricos, que são construídos de modo que haja tensão por um intervalo maior de tempo.

Sendo que a função básica de um gerador elétrico é abastecer um circuito, temos que analisar o gerador ideal e o real.

O gerador ideal é um gerador capaz de fornecer às cargas elétricas que o atravessam toda a energia gerada, a elétrica medida entre seus pólos leva o nome de f.e.m. força eletromotriz, e será representada por E.

[pic 3]

O gerador real são quando a corrente elétrica que o atravessa sobre uma certa resistência, assim uma perda da energia total, será chamado de r a resistência do gerador.

[pic 4]

Equação para um gerador real, devido à resistência interna a perda de energia se dará por:i.r, assim temos que:

v = E - i.r , o gerador real, fica caracterizado por dois parâmetros a f.e.m. E e a resistência interna r.

Observando a equação do gerador real temos uma equação de reta assim podemos representa-lo por:

[pic 5]

Existem diversos tipos de geradores elétricos, que são caracterizados por seu princípio de funcionamento, alguns deles são:

Geradores luminosos: São sistemas de geração de energia construídos de modo a transformar energia luminosa em energia elétrica, como por exemplo, as placas solares feitas de um composto de silício que converte a energia luminosa do sol em energia elétrica.

Geradores mecânicos: São os geradores mais comuns e com maior capacidade de criação de energia. Transformam energia mecânica em energia elétrica, principalmente através de magnetismo. É o caso dos geradores encontrados em usinas hidroelétricas, termoelétricas e termonucleares.

Geradores químicos: São construídos de forma capaz de converter energia potencial química em energia elétrica (contínua apenas). Este tipo de gerador é muito encontrado como baterias e pilhas.

Geradores térmicos: São aqueles capazes de converter energia térmica em energia elétrica, diretamente.

Quando associados dois, ou mais geradores como pilhas, por exemplo, a tensão e a corrente se comportam da mesma forma como nas associações de resistores, ou seja:

- Associação em série: corrente nominal e tensão é somada.

- Associação em paralelo: corrente é somada e tensão nominal.

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Um gerador de tensão alternada,consiste numa bobina que se faz rodar dentro de um campo magnético: O fio onde começa a bobina está soldado a um anel condutor e o fim do fio, depois de ser enrolado na bobina, solda-se a outro anel condutor; esses dois anéis mantêm o contato com duas escovas, enquanto a bobina roda, de forma que a diferença de potencial entre as escovas é igual à diferença de potencial na bobina toda.

O fluxo através da bobina é:

Onde:

A é a área da bobina.

B é o campo médio.

é o ângulo entre o campo e a normal a bobina.

Se a bobina roda com velocidade angular constante, , o ângulo , em função do tempo, é representado por .

Assim, a derivada do fluxo magnético, em função do tempo, será igual a:

A expressão acima dá a diferença de potencial entre as duas escovas condutoras, em função do tempo e é designada tensão alternada. A diferença de potencial oscila entre um valor máximo V máx, positivo, e um valor mínimo negativo -V máx.

A frequência da tensão alternada, é o número de oscilações por unidade de tempo.

O gerador de tensão alternada, também denominado alternador, usa-se para transformar energia mecânica em energia elétrica. A fonte da energia mecânica, que faz rodar a bobina, pode ser o vento, nas centrais de energia eólica, a corrente de água, nas centrais hidroelétricas, o fluxo de vapor de água evaporada por combustão de carvão, o movimento do motor, no alternador usado para recarregar a bateria num automóvel, etc.

Quando se trata de um gerador de corrente continua, os mesmos princípios que formam a base de operação de maquina de corrente alternada e de corrente continua são governadas pelas mesmas leis fundamentais. Desta forma no calculo do torque desenvolvido por um dispositivo eletromecânico se aplica tanto para geradores CA, quanto para CC. À única diferença entre ambos são os detalhes de construção mecânica, isto também se aplica para força eletromotriz no rotor.

Portanto as maquinas CA não é fundamentalmente diferente das CC, ou seja, diferem somente em detalhes construtivos. Logo para que um gerador