Objetivo

Entender o funcionamento e o procedimento do conjunto de peças utilizado e suas funções para gerar a energia elétrica através da energia mecânica.

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Fundamentação Teórica

Recebe o nome de alternador a máquina que tem por função transformar energia mecânica em energia elétrica. Seu funcionamento está intimamente relacionado ao princípio da indução eletromagnética, onde a corrente elétrica flui através de um rotor, criando um campo magnético que induz a movimentação dos elétrons nas bobinas do estator, resultando em uma corrente alternada.A descoberta dos princípios que levaram ao desenvolvimento do alternador ocorreu na metade do século XIX. Entre os experimentos cruciais para se atingir a tecnologia do gerador, indispensável citar o gerador de Van de Graaff  e o disco de Faraday. Para entender o funcionamento do alternador, é necessário compreender primeiro o princípio da indução eletromagnética, da qual é aproveitada a capacidade de atração e repulsão natural a qualquer ímã.

Importante lembrar que os geradores mecânicos de corrente contínua são chamados de "dínamos" (o aparelho da bicicleta, comumente chamado de dínamo é na verdade um alternador). No caso dos alternadores, como a polaridade da corrente se inverte constantemente, ou seja, os pólos se alternam, temos um alternador.

O princípio de funcionamento do mais simples alternador ocorre desta maneira: diante de uma bobina fixa (o induzido) põe-se a girar um ímã (indutor), que nos alternadores dos automóveis é geralmente acionado por uma polia. De qualquer modo, o indutor deve receber um impulso mecânico que o faça iniciar a operação. O ímã mantém um campo do qual o fluxo combinado com a bobina varia periodicamente, com a mesma frequência de revolução do ímã. No alternador, é a variação de fluxo que induz corrente. O fluxo varia enquanto a corrente aumenta ou diminui. Quando o fluxo é máximo, ele não varia, a força eletromagnética induzida é nula, a corrente é nula e muda de sentido. O campo magnético produzido pela corrente induzida exerce no ímã forças contrárias à sua rotação. Atualmente, o alternador possui usos os mais variados, sendo que na construção de automóveis, e na geração de energia elétrica encontramos dois de seus empregos mais populares.

Os enormes geradores das grandes centrais elétricas, responsáveis pela geração da energia distribuída a toda a população, funcionam graças a alternadores movidos pela força das águas, ou no caso de usinas termoelétricas, pela energia produzida pela fissão de átomos de urânio, ou ainda pelo vapor obtido através da queima de um determina do produto combustível. O alternador irá se utilizar de qualquer uma destas três formas de geração de energia mecânica, transformando-a em energia elétrica ao fazer girar a turbina do complexo da usina.

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Linha do tempo - evolução dos alternadores

- 1913: primeiro alternador da Bosch

Bosch lança o primeiro alternador com regulador de voltagem, como parte do sistema

de iluminação automotiva Bosch. Este alternador, inicialmente, tinha apenas uma

função: fornecer energia para a bateria, que por sua vez garantia a operação confiável

dos primeiros faróis elétricos.

- 1933: Motor de Partida e Alternador para carros pequenos e motos

Já na década de 1930 a Bosch uniu esforços para reduzir o tamanho dos componentes

automotivos. Neste cenário, desenvolveu um motor que combinava as funções de motor

de partida e de um alternador em uma única unidade elétrica. Além de iniciar o moto r,

a tecnologia também gera corrente elétrica enquanto o motor está em funcionamento.

- 1959: alternador trifásico para ônibus

O desenvolvimento desse alternador foi um marco significativo da tecnologia que,

mesmo em marcha lenta, consegue gerar energia suficiente para os sistemas elétricos.

Isso trouxe ganhos significativos para o mercado automotivo, especialmente para ônibus

urbanos devido às paradas constantes e o alto consumo de energia.

- 1989: alternadores compactos para veículos leves

As principais características da série compacta desses alternadores incluíam mais

correntes, com redução de ruído e a capacidade de adaptar-se ao aumento de cargas no

sistema elétrico do veículo. Esta série também introduziu o princípio do projeto de

resfriamento interno.

- 2008: nova linha de alternadores NBL (New Base Line)

Para carros pequenos que normalmente consomem menos energia elétrica. Disponível

em três tamanhos diferentes e com eficiência de até 66%, ajuda a reduzir o consumo e

as emissões de CO2.

- 2009: série HD para veículos comerciais

Em 2009, a Bosch lançou alternadores com conceito e design que permitem a

adequação às múltiplas exigências dos veículos comerciais, além de oferecerem melhor

resistência ao calor e maior vida útil. Essa série permite que as fabricantes escolham o

alternador que melhor atende o projeto em desenvolvimento.

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- 2011: alternadores eficientes mesmo em situações de trânsito intenso

As características especiais da nova linha de alternadores levam em consideração o

trânsito das grandes cidades. Os novos alternadores geram cerca de 10% mais energia

para abastecer o sistema elétrico automotivo, mesmo quando o veículo está em marcha

lenta. Como a bateria é carregada mais rapidamente, com os novos alternadores

aumenta a disponibilidade de uso do sistema Start-Stop, garantindo energia suficiente

para reiniciar o motor sempre que for demandado.

Componentes:

*Estator;*Rotor;*Placa Retificadora;*Rolamentos;*Regulador de Tensão.

Funções dos Componentes

Estator: A principal função do estator é gerar corrente. Ele representa no alternador as

três bobinas que estão sujeitas ao campo magnético do rotor.

Na saída das fases das bobinas teremos a tensão induzida do rotor. O estator irá suportar

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as bobinas e ao mesmo tempo proporcionar a concentração das linhas do campo

magnético.

Rotor: O rotor tem a função de formar um campo magnético que tem como resultado a

produção de corrente elétrica. Ele é constituído de um eixo de aço com uma bobina

enrolada no seu interior. A quantidade de voltas de fio (espiras) é o diâmetro do fio,

variam de acordo com a capacidade de cada alternador.

Placa Retificadora: A placa retificadora ou placa de diodos transforma a corrente

alternada que é produzida pelo alternador automotivo em corrente continua usada para

repor a carga da bateria automotiva e alimentar os outros consumidores de energia do

carro.

Rolamentos: Os rolamentos tem a função de facilitar a rotação do rotor diminuindo o

atrito.

Regulador de Tensão: É responsável em controlar a energia produzida pelo alternador;

Pode ser mecânico, eletrônico, híbrido ou multifunção (inteligente), em função da

evolução dos diferentes tipos de alternadores existentes.

Processo do Funcionamento:

O Alternador é movido por uma correia e necessita de uma rotação para começar a gerar

eletricidade.

A obtenção de energia elétrica a partir de energia mecânica como a que se dispõe de um

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motor em movimento é relativamente simples. É um sistema em que o alternador era

acionado pelo motor, gerando uma baixa tensão alternada e que passando por um

sistema regulador de tensão alimenta tanto os dispositivos elétricos do carro, como

também carrega com o excedente da energia, a bateria. A finalidade do alternador seria

a de fornecer energia para o sistema elétrico com o carro em movimento. Para a partida

e eventualmente para acender um farol com o carro parado deve entrar em ação a

bateria. O alternador exige uma velocidade mínima de rotação do motor para que ele

produza tensão suficiente para alimentar os circuitos, daí a necessidade de um sistema

regulador de tensão que entra em ação quando a tensão atinge o mínimo exigido.

Para veículos que trafegam na cidade e que, portanto estão sujeitos aconsequentes

paradas ou baixas velocidades com a redução da rotação do motor, o uso do alternador

tem sérios problemas, pois existe o perigo dele não fornecer pelo tempo necessário a

energia para a carga da bateria.

Gerando tensões alternadas é possível obter um desempenho muito melhor para o

sistema elétrico dos veículos e é isso o que ocorre nos veículos modernos que usam

apenas a solução do alternador como fonte de energia a partir do motor. Nos veículos

automotores atuais que são mais sofisticados a eletrônica aparece em quase todas as

funções deste circuito e mesmo em funções adicionais que visam melhorar o

desempenho.

O alternador que é o ponto de partida deste sistema é um dispositivo eletromecânico e

como tal, além de desgastes das partes móveis podem apresentar defeitos. A presença

nos modelos atuais de alguns dispositivos eletrônicos internos neste dispositivo faz com

que muito eletricistas de automóveis tenham certo receio no seu manuseio.·.

Caso ele não esteja trabalhado corretamente, nem é preciso dizer a dor de cabeça que

isso pode significar como ficar na mão, ao observar algum problema elétrico, verifique

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com um voltímetro se o alternador esta gerando entre 13,5e 14,5 Volts (a voltagem varia

em cada carro) para ter certeza que o problema esta no alternador. Após conectar o

aparelho, a voltagem máxima deve ser atingida com motor girando em 2.000 RPM.

Os defeitos mais comuns encontrados no alternador são o desgaste das escovas (e do

rolamento), que são facilmente resolvidos com a substituição das peças, no entanto, é

preciso abrir o alternador.

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Conclusão

É uma máquina que transforma energia mecânica em energia elétrica. O nome

alternador é devido ao tipo de corrente elétrica gerada: corrente alternada. Em um

circuito fechado flui uma corrente alternada que se torna maior quanto mais alta for à

rotação e quanto mais forte for o campo.

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Bibliografia

https://mecanicaonline.com.br/exibir_tecnovidade.php?site=exibir&id=636

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BRAGA, Newton C.. Como funciona o alternador. Disponível em <http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/51-automotivos/709-como-funciona-os-alternadores-art094.html>.

NETTO, Luiz Ferraz. Geradores de Energia Elétrica. Disponível em <http://www.feiradeciencias.com.br/sala13/13_T02.asp>.

DE LANA, Carlos Roberto. Ímãs e indução eletromagnética. Disponível em <http://educacao.uol.com.br/fisica/eletromagnetismo-1-imas-e-inducao-eletromagnetica.jhtm>.

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