Como funciona um gerador elétrico?

A função de qualquer gerador elétrico é gerar uma corrente elétrica. Mas, de fato, o gerador não produz nada, mas apenas converte uma forma de energia em outra (como é característico de todos os processos energéticos da natureza). Na maioria das vezes, pronunciando a frase "gerador elétrico", eles significam uma máquina que converte energia mecânica em energia elétrica.

A energia mecânica pode ser obtida a partir do gás ou vapor que se expande sob pressão, da queda de água ou mesmo manualmente. De qualquer forma, para receber energia elétrica de um gerador, ele deve primeiro transferi-la de uma forma aceitável, geralmente na forma mecânica.

Os geradores que operam por acionamento mecânico são a forma dominante de geradores no mundo moderno. Esses geradores operam em centrais nucleares e hidrelétricas, em automóveis, em geradores a diesel e gasolina, em moinhos de vento, em dínamos manuais etc. O vapor, a gasolina e o vento servem como fontes de energia mecânica que gira o rotor do gerador.

Um exemplo de um gerador elétrico simples:

Uma bobina de magnetização ou ímãs permanentes são fixados ao rotor do gerador. Nos últimos anos, os geradores se espalharam. com ímãs de neodímio no rotor, já que os ímãs de neodímio modernos não têm características inferiores a um poderoso enrolamento de magnetização.

O princípio de gerar energia elétrica em um gerador é baseado no fenômeno da indução eletromagnética, que consiste no fato de que um fluxo magnético que muda no espaço induz um campo elétrico ao redor desse espaço.

E se um condutor for colocado na região onde esse campo elétrico induzido está presente, uma EMF (força eletromotriz) será induzida nele (será induzida), e a tensão correspondente poderá ser observada (medida, usada para alimentar a carga) entre as extremidades do condutor.

A mudança do fluxo magnético é obtida no gerador por meio de ímãs que se movem junto com os terminais do rotor ou pólo magnetizados por enrolamentos especiais - enrolamentos de magnetização. As bobinas de magnetização geralmente recebem energia através de escovas e anéis coletores.

Aplicação de um gerador para eletrificação de um modelo ferroviário:

Os fios nos quais a fem (tensão elétrica) no gerador é induzida são um enrolamento do estator, geralmente localizado em um circuito magnético fixo a uma parte fixa de uma máquina elétrica. Esse enrolamento para geradores de diferentes tipos pode ser realizado de várias maneiras.

Nos alternadores trifásicos, são adotados enrolamentos do estator de acordo com um esquema trifásico - três partes desse enrolamento trifásico podem ser conectadas por uma "estrela" ou "triângulo".

A conexão por uma estrela permite obter uma tensão de maior magnitude do gerador do que quando conectado por um triângulo. A diferença de tensões será a raiz de três vezes (cerca de 1,73). Quanto maior a tensão, menor a corrente máxima que pode ser obtida deste gerador na carga.

A operação de um gerador elétrico em uma usina:

A potência nominal do gerador depende de vários fatores que determinam sua corrente e tensão nominais. A tensão nos terminais de saída do gerador depende do comprimento do enrolamento do estator (fio), da velocidade do rotor e da indução do campo magnético em seus pólos. Quanto mais parâmetros forem, maior a tensão obtida do gerador em marcha lenta e sob carga.

Gerador portátil (mini-central elétrica) para alimentação autônoma:

A corrente máxima que pode ser obtida do gerador é teoricamente limitada por sua corrente de curto-circuito.Quase na velocidade nominal, depende da espessura do fio do enrolamento do estator e do fluxo magnético total do rotor.

Se o fluxo magnético não for suficiente, em alguns casos, recorra a um aumento na velocidade. Porém, o gerador deve estar equipado com um regulador de tensão automático, como é implementado em geradores de automóveis, capazes de produzir uma corrente aceitável para carregar a bateria em uma ampla faixa de velocidade.

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