QUAL SERÁ A DIFERENÇA ENTRE UM MOTOR E UM GERADOR?

MOTORES E GERADORES

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Na parte 1 estudámos o funcionamento de um motor de corrente contínua (DC).

Mas um motor DC pode ser também um gerador DC.

Veja a próxima animação!A bobina, o colector, as escovas e o íman

constituem exactamente as mesmas peças que formavam o motor estudado anteriormente, mas agora forçamos a bobina a rodar (energia mecânica), o que vai gerar uma f.e.m. (em Volts).

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Gerador DC

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Se utilizarmos energia mecânica (por exemplo a força braçal humana) para fazer rodar a bobina (N voltas, área A) a uma velocidade angular uniforme ω dentro do campo magnético B, será produzida uma f.e.m. sinusoidal na bobina (uma f.e.m., ou força electromotriz, é quase a mesma coisa que uma tensão eléctrica).

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Seja Θ o ângulo entre B e a perpendicular à bobina, de forma a que o fluxo φ é NAB.cos Θ

A lei de Faraday dá-nos: f.e.m. = - d φ /dt = - (d/dt)(NBA.cos Θ) = NBA

sen Θ (d Θ /dt) = NBA ω sen ω t

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A animação acima é a representação de um gerador de corrente contínua (DC).

Tal como no motor DC, as extremidades da bobina ligam-se a um anel dividido em partes (colectores), cujas duas partes estão em contacto com as escovas.

Repare que as escovas e o colector ‘rectificam’ a f.e.m. produzida: os contactos são montados de tal forma que a corrente flui sempre no mesmo sentido, porque quando a rotação da bobina passa o ponto morto do colector, onde as escovas encontram o intervalo entre o colector e deixam momentaneamente de fazer contacto, as ligações entre as extremidades da bobina e os terminais externos, são invertidas.

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A f.e.m. E (desprezando o ponto morto, que, convenientemente, acontece nos zero volts) é

|NBA ω sen ω t|, como desenhado no gráfico da animação.

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AlternadorSe quisermos antes um gerador de corrente alternada (AC), ou

alternador, não precisamos da rectificação. Por isso, não precisamos do anel dividido em partes (isso é bom porque os anéis divididos em partes podem originar faíscas, ozono, rádio interferências e maior desgaste. Aliás, se se pretender um gerador DC, o melhor, muitas das vezes, é usar um alternador e rectificar depois a tensão com díodos).

Na animação seguinte, as duas escovas estão em contacto com dois anéis contínuos (inteiriços), e assim os dois terminais exteriores estão sempre ligados às mesmas extremidades da bobina. O resultado disso é a f.e.m. criada ser não rectificada, sinusoidal, e de valor igual a NBA ω sen ω t, que é mostrada na animação seguinte.

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Questionário 1. Sabemos que um mesmo dispositivo é um motor DC e um gerador DC. Qual a

diferença entre os dois? 2. Quais os componentes essenciais de um gerador DC? 3. Num gerador DC, como se pode determinar (fórmula) a f.e.m. produzida por

esse gerador? 4. Imagine um gerador DC com uma bobina de 100 espiras, cada uma de 50

cm2 de área, dentro de um campo magnético de 2 Tesla, e rodada a uma velocidade de 5 voltas por segundo.

5. Qual a expressão da f.e.m. produzida? 6. Qual o valor eficaz da f.e.m. criada? 7. Se quisermos obter um alternador a partir de um gerador DC, que

modificações lhe teremos de fazer? 8. Por que razão muitas vezes, quando precisamos de gerar tensão contínua,

não usamos um gerador DC mas, em vez disso, um alternador cuja tensão é depois rectificada?

9. O motor de corrente alternada é muito utilizado? Porquê?