Gerador elétrico

Eu queria saber como se cria um gerador de energia portatil para ajudar algumas famílias que não tem condições de pagar um tarifa de energia muito cara.

Características

O tipo mais comum de gerador elétrico, o dínamo (gerador de corrente contínua) de uma bicicleta, depende da indução eletromagnética para converter energia mecânica em energia elétrica, a lei básica de indução eletromagnética é baseada na Lei de Faraday de indução combinada com a Lei de Ampere que são matematicamente expressas pela 3º e 4º equações de Maxwell respectivamente.

O dínamo funciona convertendo a energia mecânica contida na rotação do eixo do mesmo que faz com que a intensidade de um campo magnético produzido por um imã permanente que atravessa um conjunto de enrolamentos varie no tempo, o que pela Lei da indução de Faraday leva a indução de tensões nos terminais dos mesmos.

A energia mecânica (muitas vezes proveniente de uma turbina hidráulica, à gás ou a vapor) é utilizada para fazer girar o rotor, o qual induz uma tensão nos terminais dos enrolamentos que ao serem conectados a cargas levam a circulação de correntes elétricas pelos enrolamentos e pela carga.

No caso de um gerador que fornece uma corrente contínua, um interruptor mecânico ou anel comutador alterna o sentido da corrente de forma que a mesma permaneça unidirecional independente do sentido da posição da força eletromotriz induzida pelo campo. Os grandes geradores das usinas geradoras de energia elétrica fornecem corrente alternada e utilizam turbinas hidráulicas e geradores síncronos.

A imagem mostra o topo de um gerador síncrono de usina hidrelétrica sob manutenção.

Há muitos outros tipos de geradores elétricos. Geradores eletrostáticos como a máquina de Wimshurst, e em uma escala maior, os geradores de van de Graaff, são principalmente utilizados em trabalhos especializados que exigem tensões muito altas, mas com uma baixa corrente e potências não muito elevadas. Isso se deve pelo fato de nesses tipos de gerador, a densidade volumétrica de energia não é pequena, ou seja, para que se tenha uma grande quantidade de energia sendo convertida é necessário um grande volume por parte da estrutura do gerador.

O mesmo não ocorre nos geradores que operam baseados em princípios eletromagnéticos pois os mesmos permitem uma concentração volumétrica de energia bem maior.

Um dos exemplos de aplicação é no fornecimento de energia para os aceleradores de partículas.

História

O gerador elétrico foi inventado em 1866 por Werner von Siemens, co-fundador da Siemens AG.

Tipos de geradores que convertem energia mecânica em elétrica

• Gerador Síncrono
• Gerador de indução ou Gerador Assíncrono
• Gerador de Corrente contínua
• Motores elétricos desempenham a função inversa, ou seja, convertem energia elétrica em energia mecânica e construtivamente são semelhantes aos geradores, pois se baseiam no mesmo princípio de conversão.

Tipos de motores elétricos que convertem energia elétrica em energia mecânica

• Motor Síncrono
• Motor de indução ou Motor Assíncrono
• Motor de dinheiro

Tipo de gerador que converte energia química em elétrica

• Geradores de célula à combustível ou célula de combustível
• Pilhas

Tipo de gerador que converte diretamente a energia luminosa do Sol em elétrica

• Geradores fotovoltáicos

Ver também

• Motor elétrico
• Motor de corrente alternada
• Sistema trifásico
• Equações de Maxwell
• Gerador de Van de Graaff
• Turbina hidráulica
• Transformador
• Carga elétrica

Ligações externas

• «Estudo visual de máquinas elétricas» 
• «Gerador eletrostático» 
• «Como Funciona um Gerador Elétrico» 
• «Alternador» 
• «Geradores, Receptores, Leis de Kirchhoff»