Gerador Elétrico (52 Fotos): Princípio De Funcionamento De Um Gerador De Corrente Elétrica, Tipos, Em Que Consiste E Como Escolher

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 05:55

Saber tudo sobre geradores elétricos é necessário não só para engenheiros, organizadores de produção e diversos gerentes, como costumam acreditar. O conhecimento do princípio de operação de um gerador de corrente elétrica é um conhecimento cultural geral básico do mundo moderno. Entender os tipos de geradores, em que consistem, como escolher um dispositivo, pode melhorar significativamente sua própria vida e garantir conforto mesmo em uma queda repentina de energia.

História da criação

É impossível dizer exatamente quais especialistas inventaram o gerador de eletricidade - muitos engenheiros e engenheiros elétricos trabalham nele há décadas. O trabalho em tal técnica continua mesmo no século 21, quando, ao que parece, nada significativo pode ser adicionado . Um passo decisivo para a criação de um gerador foi a descoberta da interação do campo elétrico e da agulha magnética em 1820. Aos poucos, foi possível descobrir que uma corrente elétrica é obtida apenas em um campo magnético em movimento ou quando um condutor se move nele. A honra de tal descoberta é compartilhada por Anjos Yedlik (Áustria, 1827) e Michael Faraday (Inglaterra, 1831).

Embora o primeiro fosse um cientista húngaro, os esforços de seu colega britânico foram muito mais famosos . Foi ele quem investigou completa e exaustivamente a indução eletromagnética, e não apenas tentou criar um mecanismo específico. Além disso, Yedlik só foi capaz de passar dos protótipos para uma máquina de dínamo completa apenas na década de 1850. Mas Michael Faraday criou um gerador de eletricidade (embora ainda imperfeito) em 1831. As máquinas Dynamo foram historicamente o primeiro tipo, mas devido ao tamanho e à complexidade da comutação, elas saíram de cena.

O ano da invenção da primeira máquina elétrica na Rússia é 1833. Ao mesmo tempo, Emmanuel Lenz descobriu a reversibilidade dos sistemas - um aparelho pode ser usado tanto para geração quanto como motor elétrico.

Mas a servidão arcaica não permitiu tirar proveito de desenvolvimentos promissores, e logo a prioridade passou irrevogavelmente para os estados industrialmente desenvolvidos . Até 1851, todos os geradores eram feitos apenas com ímãs permanentes, nos 16 anos seguintes foi possível aumentar a potência por meio de simples eletroímãs. Nos anos 1866-1867, vários desenvolvedores ao mesmo tempo apresentaram máquinas elétricas com ímãs autoexcitados.

O gerador do inventor franco-belga Zenob Gramm, construído em 1870, foi amplamente utilizado pela primeira vez para fins industriais . Assim que o motor diesel apareceu, um desenvolvedor não identificado descobriu como usá-lo como um gerador. Já na década de 1920, os geradores a diesel começaram a ser usados ativamente na indústria. Pesquisas feitas por físicos na década de 1940 levaram à criação de geradores magneto-hidrodinâmicos. Mas tais sistemas podem ser usados exclusivamente em grandes usinas, não há perspectivas para seu uso doméstico.

Dispositivo e princípio de operação

Qualquer gerador elétrico converte um impulso mecânico em corrente elétrica. É obtido torcendo-se uma bobina de fio colocada em um campo magnético. A bobina é dividida em duas partes principais: um ímã rigidamente fixo e uma estrutura de arame. Ambas as extremidades da bobina são conectadas mecanicamente por um anel deslizante que desliza na escova de carbono. Esta escova conduz uma corrente elétrica.

O princípio de funcionamento do gerador também implica que o pulso gerado pela parte giratória vá para o anel de contato interno . Isso acontece exatamente no momento em que uma parte da moldura passa perto da borda norte do ímã. A fonte de corrente alternada geralmente funciona segundo o princípio da chamada geração de corrente forte.

Ele tem apenas um ímã, no entanto, ele se move em torno de vários enrolamentos. Vale a pena considerar que o gerador do carro é organizado de maneira um pouco diferente.

Ele começa a agir quando o sistema de ignição é iniciado . Nesse momento, a corrente que passa pelos anéis coletores segue para o conjunto das escovas e para o sistema de excitação. Lá ele gera um campo magnético. Um rotor conectado ao virabrequim gera oscilações eletromagnéticas. Uma corrente alternada induzida é gerada no terminal de retrocesso. A frequência de torção do gerador autoexcitado aumenta até um certo nível, e depois disso o retificador é acionado.

Embora o princípio básico da geração de corrente seja a interação do campo magnético, rotor e estator, várias fontes de energia mecânica podem girar uma parte móvel. Eles podem ser:

• água corrente;
• vapor quente;
• vento;
• motores de combustão interna.

O tipo de gerador síncrono distingue-se pela coincidência das frequências de torção dos estatores e rotores. Um ímã permanente é usado como rotor. Quando o dispositivo é iniciado, o rotor começa a gerar um campo fraco. Assim que as revoluções aumentam, uma grande força elétrica começa a ser gerada. O pulso passa pelo regulador de tensão e é enviado para a rede elétrica.

O circuito síncrono permite que os parâmetros da corrente emitida sejam estabilizados. No entanto, existe uma grande probabilidade de sobrecarga elétrica. Além disso, o conjunto da escova deve passar por manutenção, o que aumenta imediatamente os custos para o consumidor.

Os modelos assíncronos funcionam continuamente em modo de desaceleração. O rotor gira antes do tempo e sua orientação coincide com a orientação do campo magnético gerado pelo estator. Os rotores podem ser de fase ou versão em gaiola de esquilo.

O campo magnético em dispositivos assíncronos não pode ser ajustado . Portanto, a frequência e a amperagem da corrente são determinadas diretamente pelo número de voltas do aparelho. Nas últimas décadas, os geradores eletroquímicos, que geram corrente à base de hidrogênio, desempenharam um papel significativo. Eles estão tentando ser usados em automóveis, porém, até o momento não foi possível deslocar o motor de combustão interna. Outra versão do gerador - a bateria solar funciona por meio do efeito fotoelétrico.

Visualizações

Por autonomia

Tipo extremamente autônomo - são usinas de energia manuais. Neles, o movimento mecânico é obtido devido à força muscular do operador. Certo, não há necessidade de contar com alta produtividade e operação de longo prazo . Mas você pode obter corrente com segurança em qualquer situação quando não puder usar combustível, vento ou água. Portanto, esses geradores podem ser incluídos em kits de emergência em aeronaves, usados em casos de emergência por expedições, militares e assim por diante. Dispositivos eletromagnéticos condicionalmente autônomos - em uma unidade a gasolina.

Pelo número de fases

Existem dispositivos monofásicos e trifásicos. Em casas e apartamentos, raramente é necessária alimentação trifásica. A exceção são os motores antigos, elementos de aquecimento para sauna e equipamentos semelhantes.

A conexão de consumidores monofásicos a um gerador trifásico deve ser realizada de acordo com a regra de distribuição uniforme.

Uma regra prática simples diz: se a rede consome 20 kW ou menos, faz pouco sentido em três fases.

Por modo de operação

Os principais dispositivos usados são projetados para operar continuamente. Eles geralmente funcionam com óleo diesel, embora haja exceções. Esses equipamentos podem fornecer energia 24 horas por dia, e é isso que se instalam em grandes usinas e termelétricas . Modelos de gerador em espera são projetados para emergências (quando a fonte de alimentação é cortada repentinamente). O trabalho também às vezes continua sem interrupção, mas apenas por algumas horas.

Por área de aplicação

Os geradores para uso doméstico são apresentados em uma ampla gama. Quase todos eles fornecem corrente monofásica. Os valores normais são 220 V, 50 Hz. Os aparelhos domésticos mais potentes são usados até mesmo para soldagem, bem como para fornecer energia a pequenas oficinas e serviços de automóveis.

Importante: a possibilidade de uso para soldagem deve ser especificada na documentação - caso contrário, o risco é muito alto.

Para fins de produção, são necessários poderosos geradores elétricos estacionários. Eles também são usados para:

• grandes projetos de construção;
• microdistritos;
• assentamentos sólidos de casas de campo;
• portas;
• estações ferroviárias;
• hospitais;
• instituições educacionais;
• centros de escritório.

Classificação de eletrodomésticos

Gasolina

Sistemas movidos por vento ou água corrente são encontrados apenas em usinas de energia mais ou menos grandes. Não é tão fácil usá-los em condições de campo (caminhadas) e mesmo apenas em casa. Isso é especialmente verdadeiro para geradores hidrelétricos. Quanto às usinas termelétricas de uso privado, quase sempre funcionam com gasolina e fornecem energia limitada, dispositivos mais potentes do que 20 kW raramente são encontrados . Normalmente usam gasolina AI-92, o uso de AI-76 e AI-95 é possível apenas ocasionalmente, e mesmo assim não é recomendado.

Diesel

As instalações que funcionam com óleo diesel às vezes produzem até 3 MW de corrente. Eles fornecerão energia até mesmo para um grande vilarejo de férias com garagens e infraestrutura semelhante.

Os geradores a diesel estão disponíveis em um design móvel ou estacionário. A gama de tais produtos é muito ampla e, obviamente, cobre qualquer necessidade.

Mesmo modelos relativamente fracos são adequados para fornecer corrente a máquinas de solda.

Fabricantes

Os modernos geradores elétricos feitos na Rússia desafiam com confiança os produtos estrangeiros. As marcas mais populares são:

• "Svarog";
• "Calibre";
• Energomash;
• Energo.

A gama de fornecedores russos inclui versões domésticas com uma potência de 1000-2000 W e amostras semi-industriais sérias com uma potência de até 5000 W . Finalmente, existem modelos ainda mais poderosos que ajudarão os construtores e organizadores de produção. Vários geradores produzidos na Federação Russa são equipados com eletrônicos avançados de controle e monitoramento que monitoram os parâmetros técnicos. No entanto, também existem versões mais simples - que são muito mais estáveis em condições difíceis. Finalmente, os produtos das empresas russas certamente estarão disponíveis para os consumidores.

O segmento domiciliar é representado, por exemplo, pelo modelo EG-87220. Ele tem uma garantia proprietária de 14 meses. Um tanque de combustível com um volume de 15 litros é suficiente na maioria dos casos, mas a partida automática não é fornecida.

A maior potência chega a 2200 watts. Tensão operacional - esperado 220 V.

Excelentes geradores também são fornecidos pela empresa francesa SDMO . Em geral, é uma das líderes mundiais na produção de geradores elétricos de diversos tipos e capacidades. Você pode facilmente encontrar uma usina de energia a gasolina SDMO que pode resolver quase qualquer tarefa concebível. Eles oferecem um desempenho atraente. A gama da preocupação francesa inclui modelos com armações especiais que amortecem as vibrações. Equipado com excelentes componentes eletrônicos.

Chama a atenção o modelo K10M . Fornece tensão de 230 V e é controlado por controle remoto. Um disjuntor de energia é fornecido, a capacidade de trabalhar a -30 graus. Um sistema antivibração está instalado na estrutura. Há também um gerador de carregamento de 12V.

A empresa concorrente Caiman entrou no mercado russo há relativamente pouco tempo . No entanto, ela já conseguiu demonstrar os méritos de seus produtos da forma mais convincente possível. Seus modelos são projetados para o mínimo de ruído e podem ser instalados com segurança até mesmo dentro de casa. Todos os geradores desta marca atendem aos mais altos padrões ambientais. Obviamente, a linha Caiman inclui dispositivos de várias capacidades e tamanhos.

Esta marca pode se orgulhar do modelo Expert 3010X. Possui uma opção avançada de resfriamento de ar. A árvore de cames usa uma transmissão de corrente aprimorada.

O filtro garante que o gerador dê partida mesmo em locais extremamente empoeirados. A automação irá garantir que não seja possível iniciar sem óleo. Também é importante notar:

• um par de saídas protegidas da umidade;
• garantia de vida útil da bateria até 210 minutos;
• equipamento de resfriamento atencioso;
• um excelente sistema brushless que não requer manutenção sofisticada.

O fabricante alemão Endress ocupa uma posição muito boa no mercado. Na própria Alemanha, que já diz muito, seus aparelhos são extremamente populares. A empresa usa ativamente soluções complexas avançadas. Tal como acontece com os fornecedores anteriores, a gama inclui toda a gama de opções de fonte de alimentação. A potência da parte principal dos modelos varia de 1500 a 9000 W. Quase todos os dispositivos Endress são capazes de fornecer 220 e 380 V.

Um bom exemplo é o ESE 404 YS Diesel . Esta versão é apreciada por sua confiabilidade e baixo consumo de combustível. A potência do dispositivo chega a 3,9 kVA. A classificação de tensão do gerador monofásico é 230 V. A proteção elétrica é IP23.

Falando em fornecedores alemães, seria tolice ignorar outra marca popular - a Fubag . Seus geradores de energia são da mesma qualidade, pelo menos, dos equipamentos de soldagem mais famosos. Os especialistas da Fubag preocupam-se não só com as características técnicas, mas também com o design original, o que facilita a manutenção. Os geradores desta marca pertencem formalmente à categoria profissional. No entanto, eles não são usados com menos sucesso no setor privado.

A usina de energia monofásica aberta DS 16 A ES fornece até 13,6 kVA de corrente usando um tanque de 51 litros. O pré-aquecimento de ar é fornecido.

Os projetistas cuidaram da proteção contra sobrecarga, o nível de resistência elétrica é IP23. A instalação de quatro cilindros fornece uma corrente de 54 A. Com uma carga de 75%, o dispositivo funcionará por até 10 horas.

Os consumidores russos há muito apreciam as vantagens dos geradores de energia da marca Resanta. Eles são elogiados por:

• detalhes de alta tecnologia;
• facilidade de serviço;
• excelente relação peso-potência;
• estabilidade da tensão de saída.

No sortimento, destaca-se o modelo BG 4000 R, que funciona com gasolina. Classificação de potência - 3 kW, grau de combustível - AI-92. O sistema de escovação síncrona funciona perfeitamente, as informações são trazidas ao usuário pelo display. A chave da vela de ignição e o botão estão incluídos no kit. Na verdade, a produção é realizada na China.

Entre as empresas chinesas, a marca ELITECH se destaca favoravelmente . Em nosso país, ele é conhecido desde 2008. Esses geradores não são apenas de alta qualidade, mas também despretensiosos e versáteis. Os produtos da ELITECH usam as tecnologias mais recentes e, portanto, a empresa conseguiu afastar muitos ex-líderes de mercado. Os geradores a gás desta empresa distinguem-se por um arranque combinado, podendo ser fabricados na forma estacionária ou móvel.

Um exemplo de um gerador doméstico simples é o BES 950 R . Com uma capacidade do tanque de 4, 4 litros, ele fornece uma força de corrente de 2, 8 A. A partida ocorre no modo manual. A automação monitora o nível de óleo e desliga o dispositivo conforme necessário. O motor de dois tempos com válvula suspensa tem um único cilindro refrigerado a ar. O volume do som atinge 56 dBA. Os geradores de energia noruegueses não merecem menção especial, ao contrário das marcas:

• Makita;
• Hitachi;
• Hyundai;
• Kipor;
• Guarda-florestal.

Como escolher?

Comprar um dispositivo “silencioso” não é totalmente razoável. Bem como o dispositivo mais poderoso. Em primeiro lugar, você deve decidir para que propósito o gerador será usado:

• no fornecimento de energia sazonal;
• como uma rede de segurança de backup;
• como solução de emergência;
• como uma fonte permanente de energia.

Para turistas, caçadores, pescadores e parte dos consumidores comerciais, é mais correto escolher um gerador móvel. Ele também é adequado para residentes de verão. Mas a potência do dispositivo é crítica. Deve ser equilibrado: uma técnica fraca não "puxará" a tarefa, e uma técnica excessivamente forte desperdiçará recursos.

Determinar o indicador necessário ajuda a levar em conta o coeficiente de corrente inicial, bem como a dividir os dispositivos em importantes e não muito importantes (aspiradores, máquinas de lavar, ferros, fornos de microondas não são necessários adicionar).

O número de fases também é muito relevante. Apenas aparelhos monofásicos podem ser alimentados por um gerador monofásico. No entanto, para uso doméstico e suburbano, isso não é muito importante. Devem ser adotados modelos trifásicos para equipar canteiros de obras, empreendimentos industriais e suas oficinas individuais. Importante: eles fornecem no máximo 1/3 da potência por fase.

Outro aspecto importante é o combustível utilizado . O modelo a gasolina permitirá que você forneça corrente para a casa em caso de falhas periódicas. Esses dispositivos são compactos, relativamente leves e têm pouco ruído. Eles são usados ativamente por pequenas empresas comerciais - tanto de produção quanto de comércio. As modificações no diesel são caras, fazem muito barulho, mas emitem muita corrente e podem funcionar por muito tempo sem interrupções. Os modelos são valiosos onde faltam redes de energia como classe.

As versões de combustível duplo serão mais econômicas e versáteis do que outras. Eles geralmente funcionam com gasolina e gás, e a troca é fácil.

O gás liquefeito de balão é significativamente mais barato do que a gasolina . Este modo é ainda mais vantajoso quando conectado a uma rodovia. Dispositivos assíncronos são projetados para fornecimento de energia ao ar livre, eles também devem ser usados para ambientes particularmente úmidos.

No entanto, o problema é que os geradores sem escova não sabem como fornecer uma corrente de alta qualidade sem falhas com uma onda senoidal ideal. Eletrodomésticos e computadores funcionam melhor com dispositivos síncronos. Mesmo a suscetibilidade a danos por poeira é justificada pelos parâmetros estáveis e características de alta corrente. Um alternador enrolado em cobre é mais caro, mas conduz o calor muito melhor e tem uma excelente saída de energia. Além disso, você deve prestar atenção a:

• a presença de um sistema AVR (sem ele, picos de energia podem quebrar telefones, tablets e laptops);
• tipo de partida manual ou elétrica;
• a presença de uma opção para iniciar automaticamente (e às vezes parar);
• caixa fechada ou aberta (a primeira opção é mais estável e confiável, mas pode superaquecer);
• contagem regressiva das horas do motor (permitindo a manutenção oportuna);
• consumo de combustível;
• avaliações;
• capacidades de serviço do fornecedor.