Language
Country/Area
No result found
O poder oculto nos rotores de motores elétricos: por que os geradores modernos não dependem de escovas de carvão?
À medida que a tecnologia avança, o design e a operação dos geradores também evoluem. A mudança dos primeiros geradores que dependiam de escovas de carvão para a tecnologia sem escovas cada vez mais comum de hoje não só melhorou o desempenho do gerador, mas também reduziu os custos de manutenção. Muitos leitores podem estar curiosos sobre o porquê de geradores modernos não dependerem de escovas de carvão. Quais inovações tecnológicas estão escondidas por trás disso?
Excitação no Eletromagnetismo
No eletromagnetismo, excitação é o processo de geração de um campo magnético usando corrente elétrica. Um gerador ou motor consiste em um rotor girando em um campo magnético. O campo magnético pode ser gerado por ímãs permanentes ou bobinas de campo elétrico. Para máquinas que usam bobinas de campo elétrico, a corrente deve fluir através das bobinas para gerar (excitar) o campo magnético, caso contrário, o rotor não pode transferir energia.
Bobinas de campo elétrico oferecem a forma mais flexível de regulação de fluxo, mas consomem corrente.
Excitação em geradores
Para muitos geradores grandes, uma corrente elétrica deve ser estabelecida antes que o gerador possa gerar eletricidade. Embora parte da saída do gerador possa ser usada para manter o campo magnético após a partida, uma fonte de corrente externa ainda é necessária durante a partida. Controlar o campo magnético é muito importante, pois isso manterá a voltagem no sistema.
Princípio do amplificador
Exceto para geradores de ímãs permanentes, a tensão de saída do gerador é proporcional ao fluxo magnético. A soma do fluxo magnético consiste na magnetização da estrutura e no campo magnético gerado pela corrente de excitação. Se não houver corrente de excitação, o fluxo magnético será muito pequeno e a tensão de armadura será quase zero. Ao controlar a corrente de campo, a tensão do sistema gerador pode ser regulada para eliminar a queda de tensão causada pelo aumento da corrente de armadura.
Um gerador pode ser visto como um amplificador de corrente para voltagem.
Uso de incentivos independentes
Para geradores grandes, é prática comum usar um gerador de excitação separado conectado em paralelo com o gerador principal. Este é um pequeno gerador de ímã permanente ou excitado por bateria, projetado para fornecer a corrente necessária para o gerador maior.
Uma nova era de auto-motivação
Os geradores modernos geralmente são autoexcitados, ou seja, parte da potência de saída do rotor é usada para acionar as bobinas do campo elétrico. Quando o gerador é desligado, o núcleo do rotor retém uma certa quantidade de magnetismo residual. Ao ligar o gerador, não conecte nenhuma carga primeiro. Então seu campo magnético fraco inicial induzirá uma corrente fraca na bobina do rotor, fortalecendo assim o campo magnético e eventualmente estabelecendo uma voltagem forte.
Startup e outras variantes
Geradores autoexcitados devem ser iniciados sem carga externa. Existem vários tipos de projetos autoexcitados, que vão desde projetos de derivação simples que usam energia do enrolamento principal até sistemas de reforço de excitação que fornecem um aumento temporário de energia para lidar com mudanças de carga.
Quando o magnetismo residual do gerador não é suficiente para atingir a tensão máxima, geralmente há disposições para injetar corrente de outra fonte.
A ascensão dos incentivos sem escovas
A tecnologia de excitação sem escovas permite que o fluxo magnético no motor seja gerado sem a necessidade de escovas de carvão. Essa tecnologia, desenvolvida a partir de avanços na tecnologia de semicondutores, usa um retificador rotativo para coletar a tensão CA induzida no eixo da máquina síncrona e retificá-la para fornecê-la ao enrolamento de campo do gerador. Embora a excitação sem escovas tenha sido historicamente deficiente em termos de regulação rápida de fluxo, isso está melhorando à medida que novas soluções se tornam disponíveis.
O futuro da tecnologia
A tecnologia sem escovas de hoje é mais sofisticada, usando comunicações sem fio de alto desempenho para obter controle total do campo magnético, como retificadores de tiristores e interfaces de comutação, tornando a operação do gerador mais flexível e eficiente.
À medida que a tecnologia continua a evoluir, se os geradores podem se livrar completamente das escovas de carvão continua sendo uma questão desafiadora. Quais novas tecnologias surgirão no futuro para resolver esses desafios?
