Aula 
Aula 10-81: Geradores elétricos e associação de geradores
Geradores elétricos
Um gerador elétrico é um dispositivo capaz de converter diferentes formas de energia, como energia mecânica, química e solar, em energia elétrica. Toda a energia elétrica gerada pelo gerador é chamada força eletromotriz; esta energia, após ser gerada, é, em parte, indesejavelmente perdida para o ambiente e a energia que resta após esta perda é chamada de tensão. A tensão é a energia que abastecerá o circuito.
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Geradores elétricos ideais: chamamos de ideal o gerador em que desprezamos a sua resistência interna e a energia perdida em consequência dela. Num gerador ideal, portanto, a força eletromotriz é igual a tensão e elas nunca variam.
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Geradores elétricos reais: São os geradores em que são considerados as suas resistências internas. O comportamento destes geradores é descrito pela equação característica do gerador elétrico.
Equação característica do gerador elétrico
Os geradores, como quaisquer outros dispositivos elétricos, também possuem resistência elétrica. Esta resistência é chamada resistência interna do gerador, e ela varia de acordo com a corrente que passa através dele. Assim sendo, podemos inferir que nem toda a energia produzida pelo gerador é usada para a aplicação desejada. A energia que ele é capaz de produzir é chamada força eletromotriz; a energia que ele “entrega” é denominada tensão ou DDP Podemos encontrar a tensão fornecida por um gerador por meio da seguinte equação:
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Em que U é a tensão, ε é a força eletromotriz, r é a resistência interna do gerador e i a intensidade de corrente elétrica. |
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➔ CURVA CARACTERÍSTICA DO GERADOR
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O gráfico ao lado ilustra o queda de tensão que ocorre quando se eleva a intensidade de corrente que atravessa o gerador. |
➔ CURTO-CIRCUITO
Chamamos de curto-circuito um gerador elétrico cujos polos estão conectados por um condutor de resistência elétrica desprezível. Nesta ocasião, a tensão é nula e a intensidade de corrente (corrente de curto-circuito) é máxima.
Associação de geradores
Assim como ocorre com os resistores, podemos também associar geradores. Eles podem ser associados de dois modos:
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Associação em série:
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A associação em série de geradores fará aumentar a força eletromotriz fornecida ao circuito (a tensão entre os pontos a e b); este tipo de associação também fará aumentar a resistência interna do conjunto de geradores. A nova força eletromotriz fornecida por um conjunto de geradores ligados em série é igual a soma das forças eletromotrizes de todos os geradores que integram o conjunto: A nova resistência interna imposta pelo conjunto de geradores conectados em série é igual a soma das resistência de cada um dos geradores que integram o conjunto: |
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Associação em paralelo
A associação em paralelo de geradores de igual força eletromotriz (não se é uma boa prática conectar paralelamente geradores de forças eletromotriz diferentes) resultara num sistema de geradores que possui a mesma força eletromotriz dos geradores que o constitui:
Agora, se esta associação não oferece vantagem ao circuito atinente a força eletromotriz, o mesmo não acontece em termos de resistência. Neste tipos de ligação, como os geradores conectam-se em paralelo, devemos considerar que as resistências internas deles também estão ligados em paralelo; o que resulta num sistema de resistência resultante menor do que a resistência dos geradores que o constitui:
Lei de Ohm-Pouillet
É uma equação que relaciona a intensidade de corrente elétrica com as outras variáveis de um sistema alimentador por um gerador elétrico.
Ao analisarmos um circuito alimentado por um gerador real, teremos:
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Para o gerador, aplicando a equação característica: Para o resistor, aplicando a primeira lei de Ohm: Unindo-as, obteremos:
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Rendimento do gerador elétrico
É um valor que exprimi o quão aproveitável é a energia produzida por um gerador, este valor pode ser obtido através da razão entre potência útil por potência produzida.