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Turbina de uma usina nuclear

Nuclear Power Plant Cattenon,
França

O que é um gerador elétrico?

Um gerador elétrico é uma máquina capaz de transformar algum tipo de energia em corrente elétrica. A fonte de energia pode ser muito variada: energia química, energia mecânica, energia luminosa ou energia térmica.

O que é um gerador elétrico?

Os mecanismos que realizam essa conversão de energia podem incluir turbinas a vapor, turbinas a gás, turbinas hidráulicas, motores de combustão interna e até mesmo manivelas.

Geradores elétricos são dispositivos elétricos capazes de manter uma diferença de potencial elétrico (voltagem) entre dois pontos. Ou seja, dispositivos que produzem energia elétrica.  

O primeiro gerador eletromagnético, o disco de Faraday, foi inventado em 1831 pelo cientista britânico Michael Faraday. Os geradores fornecem quase toda a energia para redes elétricas.

Hoje é possível comprar um gerador elétrico para quase todas as necessidades

Quais são os tipos de gerador elétrico?

Existem diferentes tipos de geradores elétricos muito diferentes uns dos outros:

  • Geradores mecânicos que usam energia mecânica para produzir eletricidade. Eles são comumente usados ​​na indústria. Esses grupos geradores são os mais eficientes e diversificados. Entre eles, aparecem os geradores a diesel ou o gerador elétrico a gasolina.

  • Geradores solares: tem a capacidade de transformar energia solar em energia elétrica. Esta transformação é realizada por painéis fotovoltaicos que fornecem corrente contínua.

  • Geradores térmicos: são geradores que transformam energia térmica em eletricidade.

  • Geradores químicos: convertem energia química em energia elétrica. Exemplos desse tipo de gerador são as baterias.

Como funciona um gerador elétrico mecânico?

O princípio de funcionamento de um gerador elétrico é semelhante ao de um motor elétrico operando ao contrário. Eles funcionam por indução eletromagnética.

Essa transformação é realizada pela ação de um campo magnético em condutores elétricos dispostos em bobinas em uma estrutura de chapa metálica. Se mecanicamente houver um movimento relativo entre os condutores e o campo, uma força eletromotriz é gerada. Essa descoberta é mérito do físico Michael Faraday. Esta força eletromotriz gera uma corrente elétrica.

Os geradores mecânicos podem variar de pequenos geradores elétricos a diesel a máquinas muito grandes. Muitos dos modelos comerciais possuem uma partida elétrica embutida.

A energia mecânica pode ser obtida por diversos meios. Por exemplo, por meio de um motor térmico, ou seja, um motor a gasolina ou diesel. Mas também são usados ​​em termelétricas em geral e nucleares em particular.

Uma das técnicas utilizadas em usinas termelétricas é gerar vapor em alta pressão e acionar uma turbina a vapor

A saída de potência de saída é geralmente obtida em corrente alternada.

Às vezes, esses tipos de geradores são usados ​​para acionar bombas d'água.

Como funciona um dínamo?

O dínamo é o primeiro gerador elétrico capaz de produzir eletricidade para necessidades industriais. Hoje, ainda é o gerador mais importante em uso no século XXI.

 O dínamo usa os princípios do eletromagnetismo para converter a rotação mecânica em corrente elétrica alternada. O primeiro dínamo, baseado no princípio de Faraday, foi construído em 1832 por Hippolytus Pixie. Ele usava um ímã permanente girado pela manivela. O ímã giratório é posicionado de forma que seus pólos norte e sul passem sobre um pedaço de ferro enrolado em arame.

Pixie descobriu que o ímã giratório produzia um pulso de corrente no fio cada vez que um pólo passava pela bobina. Além disso, os pólos sul e norte do ímã induzem correntes em direções opostas.

Adicionando um interruptor Pixie, posso converter a corrente AC em DC.

O que são geradores termoelétricos?

Um gerador termoelétrico, TEG (também gerador Seebeck) é um dispositivo que 

Um gerador termoelétrico (TEG) é um dispositivo que converte a diferença de temperatura diretamente em eletricidade. Ao fazer isso, ele usa um fenômeno termoelétrico chamado efeito Seebeck.

A eficiência dos geradores termoelétricos é de 5-8%.

Um gerador termoelétrico, ao contrário dos geradores comuns, não possui partes móveis. Em alguns casos, você pode usar um ventilador ou uma bomba. Os TEGs são relativamente fáceis de fabricar, mas a eficiência é baixa e o preço alto. Maior eficiência requer maiores diferenças de temperatura.

Com o avanço técnico, os geradores termelétricos poderão futuramente ser utilizados na indústria automotiva, onde utilizarão o calor do escapamento. Uma diferença de calor de 700 ° C (~ 1.300 ° F) pode gerar 500-750 W de eletricidade.

O TEG pode trabalhar em combinação com a energia fotovoltaica e, assim, aumentar a eficiência do sistema.

Gerador termoelétrico de radioisótopo (RTG)

É usado em espaçonaves, onde é conhecido como gerador termoelétrico radioisotópico. Neste último, a decomposição do combustível radioativo é usada como fonte de calor.

No entanto, o princípio de operação é diferente daquele de um reator nuclear convencional.

Um gerador termoelétrico de radioisótopo é um gerador elétrico simples. Este tipo de gerador obtém a energia da energia liberada pela decadência radioativa de certos elementos.

Cerca de 30 isótopos radioativos podem ser usados ​​como combustível. Os raios X podem ser usados ​​onde a energia fotovoltaica não pode ser usada porque estão muito longe do sol.

RTGs são os dispositivos mais adequados em:

  • Situações onde não há presença humana,

  • Potências de várias centenas de watts são necessárias por longos períodos de tempo.

  • Geradores convencionais como células de combustível ou baterias não são economicamente viáveis.

  • Locais onde as células fotovoltaicas não podem ser usadas para aproveitar a energia solar.

Uma alternativa aos raios X poderia ser os motores Stirling, que são mais eficientes, mas contêm peças móveis.

Como funcionam os geradores solares?

Os geradores solares funcionam pelo chamado efeito fotovoltaico. Os painéis fotovoltaicos são compostos por um material que, ao atingir um fóton, libera um elétron. A soma das cargas elétricas desses elétrons forma uma corrente elétrica contínua.

O material mais utilizado nas células fotovoltaicas é o silício.

Para que são usados ​​os geradores elétricos?

Central elétrica

Uma usina é uma instalação industrial para a geração de eletricidade. Esses tipos de plantas usam geradores mecânicos. A corrente é criada pelo movimento relativo entre um fluxo magnético e um condutor.

A energia das usinas pode ser obtida das seguintes maneiras:

  • Combustíveis fósseis queimados que são a maioria das usinas de energia do mundo.

  • Gerando reações nucleares em usinas nucleares.

  • Utilizando energias renováveis ​​como solar, eólica e hidrelétrica.

Geradores para veículos

Os geradores podem ser usados ​​para alimentar diferentes formas de transporte:

  • Veículos rodoviários. Os veículos motorizados requerem energia elétrica para alimentar seus instrumentos, manter o motor funcionando e recarregar suas baterias.

  • Os barcos à vela podem usar um gerador de água ou vento para carregar as baterias. Uma pequena hélice, turbina eólica ou impulsor se conecta a um gerador de baixa potência para fornecer correntes nas velocidades de vento ou de cruzeiro típicas.

  • Scooters elétricos. As scooters elétricas com travagem regenerativa tornaram-se populares em todo o mundo.

Grupo elétrico

Um motor-gerador é a combinação de um gerador elétrico e um motor. Ambos os elementos são montados juntos para formar uma única peça de equipamento autônomo.

É comum o uso de motores a pistão alternativos, mas também existem aqueles que usam turbinas a gás.

Geradores elétricos movidos a energia humana

Existem geradores cuja fonte de energia vem da força dos músculos humanos.

Geradores elétricos movidos a energia humana estão disponíveis comercialmente e foram o projeto de alguns entusiastas do faça você mesmo. Normalmente, o princípio de funcionamento desses geradores é realizado por meio da força de

Uma pessoa média pode produzir em média 75 watts por 8 horas. Por outro lado, um atleta de primeira classe poderia produzir cerca de 298 watts.

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Data de publicação: 19 de março de 2017
Última revisão: 11 de setembro de 2020