Gerador CC – Características e funcionamento
Você conhece o gerador de corrente contínua? Sabe quais são as suas principais características e como é o seu funcionamento? No artigo de hoje, o Mundo da Elétrica separou tudo o que você precisa saber sobre os geradores CC. Então, vamos lá pessoal!
Um gerador CC é uma máquina elétrica de corrente contínua, capaz de converter energia mecânica em energia elétrica, e que também pode ser chamado de Dínamo!
Funcionamento
Os geradores CC são máquinas CC usadas como geradores, e a sua principal diferença está no sentido do fluxo de potência, que é oposto ao fluxo dos motores CC.
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Além disso, as partes constituintes dos geradores e dos motores de corrente contínua são basicamente as mesmas! Na imagem abaixo, é possível ver as partes constituintes de uma máquina CC convencional.
Componentes da máquina de corrente contínua.
As máquinas CC, tanto os geradores quanto os motores, são constituídas por duas partes, uma parte móvel que se chama rotor ou armadura e uma parte fixa, a que se dá o nome de estator ou campo.
Todos os geradores são acionados por uma fonte de potência mecânica, que usualmente é denominada de máquina motriz do gerador. Ela pode ser uma turbina a vapor, um motor a diesel ou até mesmo um motor elétrico.
Como a velocidade da máquina motriz afeta a tensão de saída de um gerador e as máquinas motrizes podem variar largamente em suas características de velocidade, costuma-se comparar a regulação de tensão e as características de saída entre diversos geradores, assumindo que as máquinas motrizes possuem velocidade constante.
Os geradores CC são fontes de tensão, em que:
- O torque eletromagnético, desenvolvido nos condutores percorridos por corrente, se opõe à rotação da máquina primária, de acordo com a Lei de Lenz
- A tensão gerada induzida na armadura, auxilia e produz corrente na mesma
Há cinco tipos principais de geradores CC, classificados de acordo com o modo de produção do fluxo de campo:
- Gerador de excitação independente: o fluxo de campo é obtido de uma fonte de potência separada do próprio gerador
- Gerador em shunt: o fluxo de campo é obtido pela ligação do circuito de campo diretamente aos terminais do gerador
- Gerador série: o fluxo de campo é obtido ligando o circuito de campo em série com a armadura do gerador
- Gerador composto cumulativo: estão presentes ambos os campos em derivação e em série, e seus efeitos são aditivos
- Gerador composto diferencial: estão presentes ambos os campos em derivação e em série, mas os seus efeitos são subtrativos
A cada uma das ligações acima dá-se o nome de excitação!
Gerador de corrente contínua tipo shunt
No enrolamento do gerador de corrente contínua tipo shunt, o enrolamento de campo é ligado em paralelo com o enrolamento da armadura. Uma parcela da corrente gerada na armadura é destinada à corrente de desmagnetização para criar o fluxo magnético.
O enrolamento shunt é construído a partir de muitas espiras de fio fino, e apresenta uma alta resistência. De acordo com a Lei de Ohm, temos que uma alta resistência resulta em baixa corrente!
Entretanto, como o enrolamento possui muitas espiras, tem-se um fluxo magnético alto e, consequentemente, um alto valor de tensão gerada!
Gerador de corrente contínua tipo série
No enrolamento do gerador de corrente contínua tipo série, o enrolamento de campo é ligado, como o próprio nome sugere, em série com o enrolamento da armadura.
O enrolamento série é construído a partir de poucas espiras de fio grosso, e possui baixa resistência, resultando em uma corrente alta, de acordo com a Lei de Ohm!
Esse tipo de gerador em sua forma pura não possui muita utilidade, já que ele não gera tensão nominal a vazio, bem como tende à aumentar as quedas internas quando está com sobrecarga, resultando na diminuição da tensão na carga.
Gerador de corrente contínua tipo composto
Utiliza combinações de enrolamentos de campo em série e paralelo (shunt), de forma a eliminar a queda de tensão excessiva associada à resistência de armadura e o efeito desmagnetizante da corrente de carga (reação de armadura).
O enrolamento de campo shunt representa o principal enrolamento, o qual é responsável pela produção da maior parte do fluxo magnético na máquina. Esse enrolamento possui muitas espiras, área de seção transversal baixa e conduz uma corrente bem menor que a da armadura (tipicamente 5%).
O enrolamento de campo série possui menos espiras, porém, com maior área de seção transversal e conduz a corrente de armadura.
Gerador de corrente contínua tipo independente
O gerador CC de excitação independente, apresenta como característica própria possuir o circuito de excitação totalmente independente do circuito de armadura.
Desta forma, a tensão de alimentação do circuito de campo deve ser estabelecida por uma fonte externa ao gerador, que pode ser uma bateria, ou um retificador por exemplo.
Ele é muito usado em máquinas de papel, extrusoras e fornos de cimento.
Aplicações dos geradores CC
Os geradores CC são bem raros nos sistemas modernos de potência. Mesmo os sistemas de potência CC, como os dos automóveis, usam agora geradores CC juntamente com retificadores para produzir potência CC.
Entretanto, nos últimos anos, eles tiveram um ressurgimento limitado como fontes de potência para torres isoladas de telefones celulares.
Atualmente, com o uso de inversores de frequência e transformadores, tornou-se fácil a manipulação da corrente alternada.
Como os geradores CA precisam de menos manutenção e são mais baratos que os geradores CC, eles têm sido os mais usados atualmente.
Os geradores CC podem ser encontrados em algumas hidrelétricas na geração de energia elétrica.
Vantagens e desvantagens
Os geradores CC possuem diversas vantagens, dentre elas podemos citar:
- Facilidade em controlar velocidade
- Possui alto torque na partida em baixas rotações
- Flexibilidade de excitações
- Simplicidade
- Baixo custo
- Necessita de conversores CA/CC de pequenos portes
Entretanto, além das vantagens citadas acima, os motores possuem algumas desvantagens, tais como:
- Maiores e mais caros que os motores CA
- Maior manutenção, graças aos comutadores e as escovas
- Arcos elétricos e faíscas, não podendo ser usados perto de inflamáveis ou áreas classificadas
- Tensão entre lâminas, podendo gerar um anel de fogo
- Necessita de medidas especiais de partida
Para aprender ainda mais e acompanhar a construção de um gerador caseiro, assista o vídeo abaixo do canal Mundo da Elétrica. Não se esqueça de se inscrever e deixar um gostei!
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Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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