Como funciona os geradores eletricos, Notas de estudo de Engenharia Civil

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Como funciona os geradores eletricos

Nota: Se procura conjunto gerador de um grupo, consulte conjunto gerador de um grupo. Turbina Francis da Voith (azul) acoplada a gerador Westinghouse de 117,6 kW (vermelho)Gerador é um dispositivo utilizado para a conversão da energia mecânica, química ou outra forma de energia em energia elétrica. Tipos de geradores que convertem energia mecânica em elétrica: Gerador Síncrono Gerador de indução ou Gerador Assíncrono Gerador de Corrente contínua Motores elétricos desempenham a função inversa, ou seja, convertem energia elétrica em energia mecânica e construtivamente são semelhantes aos geradores, pois se baseiam no mesmo princípio de conversão. Tipos de motores elétricos que convertem energia elétrica em energia mecânica: Motor Síncrono Motor de indução ou Motor Assíncrono Motor de corrente contínua Tipo de gerador que converte energia química em elétrica Geradores de célula à combustível ou célula de combustível Pilhas Tipo de gerador que converte diretamente a energia luminosa do Sol em elétrica Geradores fotovoltáicos O tipo mais comum de gerador elétrico, o dínamo (gerador de corrente contínua) de uma bicicleta, depende da indução eletromagnética para converter energia mecânica em energia elétrica, a lei básica de indução eletromagnética é baseada na Lei de Faraday de indução combinada com a Lei de Ampere que são matematicamente expressas pela 3º e 4º equações de Maxwell respectivamente. O dínamo funciona convertendo a energia mecânica contida na rotação do eixo do mesmo que faz com que a intensidade de um campo magnético produzido por um Ímã permanente que atravessa um conjunto de enrolamentos varie no tempo, o que pela Lei da indução de Faraday leva a indução de tensões nos terminais dos mesmos

A energia mecânica (muitas vezes proveniente de uma turbina hidráulica, à gás ou a vapor) é utilizada para fazer girar o rotor, o qual induz uma tensão nos terminais dos enrolamentos que ao serem conectados a cargas levam a circulação de correntes elétricas pelos enrolamentos e pela carga. No caso de um gerador que fornece uma corrente contínua, um interruptor mecânico ou anel comutador alterna o sentido da corrente de forma que a mesma permaneça unidirecional independente do sentido da posição da força eletromotriz induzida pelo campo. Os grandes geradores das usinas geradoras de energia elétrica fornecem corrente alternada e utilizam turbinas hidráulicas e Geradores Síncronos.

A imagem mostra o topo de um Gerador Síncrono de usina hidrelétrica sob manutençãoHá muitos outros tipos de geradores elétricos. Geradores eletrostáticos como a máquina de Wimshurst, e em uma escala maior, os geradores de van de Graaff, são principalmente

utilizados em trabalhos especializados que exigem tensões muito altas, mas com uma baixa corrente e potências não muito elevadas.

Isso se deve pelo fato de nesses tipos de gerador, a densidade volumétrica de energia não é pequena, ou seja, para que se tenha uma grande quantidade de energia sendo convertida é necessário um grande volume por parte da estrutura do gerador. O mesmo não ocorre nos geradores que operam baseados em princípios eletromagnéticos pois os mesmos permitem uma concentração volumétrica de energia bem maior. Um dos exemplos de aplicação é no fornecimento de energia para os aceleradores de partículas.

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