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.