Usinas Geradoras

Aplicação do Princípio da Indução Magnética: Usinas Geradoras

Os geradores usados na indústria são baseados no mesmo princípio empregado por Faraday e Henry: o da indução magnética. A Lei de Faraday-Neumann-Lenz diz que a corrente elétrica induzida num circuito elétrico fechado é proporcional a variação do fluxo magnético induzido no circuito.
Uma experiência que pode comprovar esse fato é aproximar um imã de neodímio, de uma espira de fio metálico, conectado a um galvanômetro. O instrumento vai acusar a passagem de uma corrente elétrica induzida na espira.
No estudo da Física, o Eletromagnetismo é o nome da teoria que explica a relação entre a eletricidade e o magnetismo. Esta teoria baseia-se no conceito de campo eletromagnético, o qual é resultado do movimento de cargas ou seja, é resultado de corrente elétrica. O campo magnético pode resultar em uma força eletromagnética quando associado a ímãs.
A variação do fluxo magnético resulta de um campo elétrico (fenômeno conhecido por indução eletromagnética, mecanismo utilizado em geradores, motores e transformadores de tensão). Semelhantemente, a variação de um campo elétrico, que gera um campo magnético.
O gerador de Faraday consistia num disco de cobre que girava no campo magnético formado pelos pólos de um ímã e produzia corrente contínua.
As máquinas elétricas foram desenvolvidas em ritmo acelerado, devido principalmente aos trabalhos de vários pesquisadores como, Antonio Pacinotti, Zénobe Gramme, que introduziu o enrolamento em anel, e de Werner Siemens, que inventou o enrolamento em tambor até hoje empregado. Somente cerca de 50 anos depois das experiências de Faraday e Henry foram obtidos geradores comercialmente aproveitáveis. Devem-se tais conquistas também, às contribuições de Thomas Edison, Edward Weston, Nikola Tesla, John Hopkinson e Charles Francis Brush. No fim do século XIX, a invenção da lâmpada elétrica e a instalação de um sistema prático de produção e distribuição de corrente elétrica contribuíram para
a rápida evolução dos geradores e motores elétricos. A partir de pequenos geradores, simples aparelhos de pesquisa em laboratório, foram construídos alternadores e dínamos de pequena potência e, finalmente, gigantescos geradores.
Máquina que revolucionou o mundo em poucos anos, o Gerador foi o último estágio de estudos, pesquisas e invenções de muitos cientistas, durante quase três séculos.
Em 1600 o inglês William Gilbert publicou em Londres a obra intitulada “De Magnete, descrevendo a força de atração magnética. A primeira máquina eletrostática foi construída em 1663 pelo alemão Otto Von Guericke e aperfeiçoada em 1775 pelo suíço Martin Planta. E o físico dinamarquês Hans Christian Oersted, ao fazer experiências com correntes elétricas, verificou em 1820 que a agulha magnética de uma bússola era desviada de sua posição norte-sul quando esta passava perto de um condutor no qual circulava corrente eléctrica. Esta observação permitiu a Oersted reconhecer a relação entre o magnetismo e a electricidade, dando assim, o primeiro passo para em direção ao desenvolvimento do motor eléctrico.
Em 1831, tanto Michael Faraday, no Reino Unido, como Joseph Henry, nos Estados Unidos, demonstraram cada um a seu modo, mas ao mesmo tempo, a possibilidade de transformar energia mecânica em energia elétrica.
As duas extremidades da armadura de um gerador de corrente alternada ligam-se a anéis condutores, a que se apoiam a escovas de carbono. A armadura gira e a corrente flui no sentido anti-horário. A escova do anel conduz a corrente para fora da armadura, que pode permitir que uma lâmpada se acenda e o anel devolva a corrente à armadura. Quando a armadura gira paralelamente ao campo magnético, não há geração de corrente. Uma fração de segundos depois, a armadura volta a girar paralelamente ao campo magnético, e a corrente inverte seu sentido.

gerador de corrente alternada

Embora diversas formas de energia (mecânica, térmica, química etc.) possam ser convertidas em eletricidade, o termo “gerador elétrico” se reserva, na indústria, apenas para as máquinas que convertem energia mecânica em elétrica. Conforme as características da corrente elétrica que produzem, os geradores podem ser de corrente contínua (dínamos) e alternada (alternadores).
Mas o princípio da Indução Magnética tem diversas demais aplicações em motores elétricos e na maioria das demais máquinas eléctricas.
A eletricidade está presente em praticamente tudo que fazemos, por exemplo, ao assistirmos a TV, ao fazermos uma vitamina usando o liquidificador, ao tomar banho etc. Praticamente todos os eletrodomésticos que encontramos em uma residência funcionam à base da eletricidade. Mas, de onde vem a energia elétrica que chega até nossas casas? A resposta mais confiante que ouviríamos é a de que ela vem das usinas hidrelétricas.
Para a geração de energia elétrica, as usinas são equipadas com imensos geradores, compostos por um grande ímã permanente e composto também por um conjunto de bobinas enroladas em um núcleo giratório,
denominado de estrator. Quando o núcleo gira dentro um campo magnético constante, suas espiras geram força eletromotriz em forma de corrente alternada.
A frequência de giro e o número de bobinas contidas no estrator (polos) determinam a frequência na corrente elétrica gerada. Por exemplo, nos geradores da usina hidrelétrica de Itaipu existem 78 polos em cada estrator. Portanto, a cada volta completa do estrator, 78 ciclos de corrente elétrica são gerados em 60 Hz.
A diferença básica entre os diversos tipos de usinas elétricas estão na maneira que se obtém energia mecânica para fazer girar as espiras no campo magnético produzido por meio de ímãs grandes.
Por exemplo, as usinas hidrelétricas beneficiam-se da energia potencial da água represada para girar o núcleo do gerador de energia. Nesse tipo de usina, a água é canalizada para o interior da usina a fim de impulsionar um sistema de turbinas que giram o estrator do gerador.

A frequência de giro e o número de bobinas contidas no estrator (polos) determinam a frequência na corrente elétrica gerada. Por exemplo, nos geradores da usina hidrelétrica de Itaipu existem 78 polos em cada estrator. Portanto, a cada volta completa do estrator, 78 ciclos de corrente elétrica são gerados em 60 Hz.
A diferença básica entre os diversos tipos de usinas elétricas estão na maneira que se obtém energia mecânica para fazer girar as espiras no campo magnético produzido por meio de ímãs grandes.
Por exemplo, as usinas hidrelétricas beneficiam-se da energia potencial da água represada para girar o núcleo do gerador de energia. Nesse tipo de usina, a água é canalizada para o interior da usina a fim de impulsionar um sistema de turbinas que giram o estrator do gerador.