Geradores Elétricos e seus Gráficos


Os geradores como transformadores de energia
Geradores elétricos são equipamentos destinados a fornecer energia elétrica. Esses dispositivos são na realidade conversores de energia, pois são construídos para transformar energia mecânica, química, luminosa, térmica ou mesmo gravitacional em energia elétrica.

As usinas hidroelétricas são exemplos de uso de geradores que transformam energia potencial gravitacional (gerada pela diferença de altura na queda da água) em energia elétrica. São as mais comuns no Brasil. A energia eólica, associada à energia cinética das massas de ar, é aproveitada para mover as pás dos cataventos dos geradores eólicos. As usinas termoelétricas realizam a transformação de energia térmica da combustão de combustíveis fósseis ou do decaimento de isótopos radiativos em energia elétrica.
Geradores elétricos são equipamentos destinados a fornecer energia elétrica. Esses dispositivos são na realidade conversores de energia, pois são construídos para transformar energia mecânica, química, luminosa, térmica ou mesmo gravitacional em energia elétrica.

As usinas hidroelétricas são exemplos de uso de geradores que transformam energia potencial gravitacional (gerada pela diferença de altura na queda da água) em energia elétrica. São as mais comuns no Brasil. A energia eólica, associada à energia cinética das massas de ar, é aproveitada para mover as pás dos cataventos dos geradores eólicos. As usinas termoelétricas realizam a queima de combustíveis e o calor produzido gera o vapor que aciona as turbinas. As usinas nucleares são um tipo de usina termoelétrica cujo calor é originado pelo decaimento do combustível radiativo.

Em escala reduzida conhecemos as pilhas e baterias usadas cotidianamente, baseadas na conversão de energia química em elétrica.


Potência Nominal e Potência Útil


O movimento das cargas elétricas num condutor consiste a '''corrente elétrica'''. Esse movimento, para ocorrer, requer que seja realizado sobre as cargas elétricas um trabalho. A medida desse trabalho por unidade de tempo, é a '''Potência Elétrica'''.



O trabalho no campo elétrico para deslocar uma carga entre dois pontos A e B é definido por:

   sendo  e    os potenciais em A e B. Portanto:

     e como                temos finalmente,





em que U é a ddp entre os pontos.
Essa é a potencia '''útil''' que coincide com a '''nominal''' fornecida por um '''gerador ideal''' de força eletromotriz E=U. Deste modo podemos escrever para o gerador ideal, '''P=E.i''' e teremos nesse caso uma curva de potência como uma função do primeiro grau, ou uma reta:

Sabemos, porém, que os '''geradores reais''' apresentam uma resistência interna. Essa resistência interna, pelo efeito Joule, irá dissipar energia dentro do gerador, aquecendo-o. Assim a potência efetivamente entregue ao circuito será menor que a potência nominal do gerador.

Potência útil = Potência nominal - Potência dissipada internamente

A tensão (ou ddp) útil fornecida então pelo gerador será:



se multiplicarmos ambos os membros pela corrente, teremos uma expressão para a potência útil



vemos agora que essa curva já não é mais uma reta. Temos desta vez uma parábola com a concavidade voltada para baixo, cujo máximo se dará para


 


a corrente que demanda a potência máxima é igual à metade da corrente de curto-circuito:



O rendimento do gerador na condição de potência máxima fica:






Sobre o rendimento dos geradores

Sendo o rendimento dado pela relação entre potência útil e potência nominal:



e sendo      e também      temos que



Olhando a expressão acima, é fácil perceber que quando a resistência de carga do circuito for igual à resistência interna do gerador o rendimento será de 50% e o gerador estará na condição de potência máxima.