Obtendo uma corrente elétrica alternada
Corrente alternada, no sentido tradicional, é a corrente obtida de uma tensão alternada, harmonicamente variável (senoidal). A tensão alternada é gerada na usina e está constantemente presente em todas as tomadas da parede.
A corrente alternada também é usada para transmitir eletricidade por longas distâncias porque a tensão alternada é facilmente aumentada. usando um transformador, e assim a energia elétrica pode ser transmitida à distância com perdas mínimas e depois reduzida com a ajuda de um transformador para um valor aceitável para uma rede doméstica.
Uma tensão alternada (e, portanto, corrente) é gerada na usinaonde os acionamentos CA de geradores industriais são acionados por turbinas acionadas por vapor de alta pressão. O vapor é produzido a partir da água fortemente aquecida pelo calor gerado por uma reação nuclear ou pela queima de combustíveis fósseis, dependendo do tipo de usina. Em qualquer caso, a rotação do alternador é a causa da formação de tensão e corrente alternadas.
Para responder à questão de como o gerador é formado corrente alternada, basta considerar um modelo elementar constituído por um pedaço de fio e um imã, lembrando ao mesmo tempo força de Lorentz e lei da indução eletromagnética... Digamos que haja um fio de 10 cm de comprimento sobre a mesa, e em nossa mão haja um forte ímã de neodímio, cujo tamanho é um pouco menor que o fio. Colocamos um galvanômetro sensível ou um voltímetro nas extremidades do fio.
Aproximamos o imã com um dos pólos do fio, a uma distância inferior a 1 cm, e rapidamente puxamos o imã para o fio através dele da esquerda para a direita - cruzaremos o fio com o campo magnético do imã . A agulha do galvanômetro desviará repentinamente em uma determinada direção e retornará à sua posição original.
Gire o imã com o outro pólo em direção ao fio. E novamente, movendo a mão da esquerda para a direita, cruze rapidamente o fio experimental com um campo magnético. A agulha do galvanômetro girou bruscamente na outra direção e depois voltou à sua posição original. Em vez de inverter o ímã, você pode primeiro mover da esquerda para a direita e depois da direita para a esquerda, o efeito de alterar a direção da corrente gerada será o mesmo.
O experimento mostrou que, para obter uma tensão alternada, devemos mover o ímã no fio para a direita e para a esquerda ou cruzar o fio com pólos magnéticos alternados. no gerador na usina (e em todos os alternadores tradicionais) aplica-se a segunda opção.
O princípio de operação do gerador - obtendo força eletromotriz alternada (tensão)
Tensão senoidal CA
Um alternador em uma usina de energia consiste em um rotor e um estator.A energia mecânica da turbina rotativa é transmitida ao rotor. O campo magnético do rotor está concentrado em suas partes polares e é criado por ímãs permanentes ligados a ele ou por uma corrente de tensão constante fluindo no enrolamento de cobre do rotor.
Normalmente, o enrolamento do estator consiste em três enrolamentos separados dispostos um em relação ao outro, resultando em tensão e corrente alternadas em cada um dos três enrolamentos. Assim, cada um dos três enrolamentos do estator é uma fonte de tensão alternada e os valores instantâneos das tensões são deslocadas em fase entre si em 120 graus. Isso é chamado de corrente alternada trifásica.
Obtenção de tensão e corrente CA trifásica
O rotor de um gerador com dois polos magnéticos, girando a 3000 rpm, dá 50 cruzamentos de cada fase do enrolamento do estator por segundo. E como existe um ponto zero entre os pólos magnéticos, ou seja, o local onde a indução do campo magnético é zero, a cada rotação completa do rotor, a tensão induzida na bobina passa pelo zero e muda de polaridade. Como resultado, a tensão de saída forma sinusoidal e frequência 50 Hz.
Quando uma fonte de tensão CA é conectada a uma carga, uma corrente CA é produzida no circuito. A tensão e a corrente máxima permitida do estator são maiores, mais forte é o campo magnético do rotor, ou seja, maior a corrente fluindo nos enrolamentos do rotor. Em geradores síncronos com excitação externa, a tensão e a corrente nos enrolamentos do rotor são criadas por um sistema de excitação de tiristor ou excitador - um pequeno gerador no eixo do gerador principal.
Veja também:
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