TRABALHO DE ELETRICA APLICADA

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Introdução
Gerador de corrente contínua é uma máquina capaz de converter energia mecânica em energia elétrica ou energia elétrica em mecânica (motor).
A energia elétrica utilizada hoje em dia na distribuição e transporte da mesma é a corrente alternada, porém os motores de corrente contínua têm tradicionalmente grandes aplicações nas indústrias sendo que, são eles que permitem variação de velocidade como de uma esteira ou de um comboio por exemplo. Atualmente componentes eletrônicos de tensão alternada já são capazes de controlar a velocidade do motor assíncrono facilmente e pelo seu menor custo e recursos de aplicação estão substituindo os motores de corrente contínua na maior parte das aplicações.
O termo "gerador elétrico" se reserva apenas para as máquinas que convertem a energia mecânica em elétrica. Conforme as características da corrente elétrica que produzem, os geradores podem ser de corrente contínua (dínamos) e alternada (alternadores).
Além disso, quando se trata de um gerador de corrente continua, os mesmos princípios que formam a base de operação de maquina de corrente alternada e de corrente continua são governadas pelas mesmas leis fundamentais. Desta forma no calculo do torque desenvolvido por um dispositivo eletromecânico se aplica tanto para geradores CA, quanto para CC. À única diferença entre ambos são os detalhes de construção mecânica, isto também se aplica para força eletromotriz no rotor.
Portanto as maquinas CA não são fundamentalmente diferente das CC, ou seja, diferem somente em detalhes construtivos. Logo para que um gerador seja CC é necessário que haja uma força eletromotriz para assim produzir um campo magnético e em seguida gerar uma corrente que ao passar pelo anel comutador gere uma corrente continua.
Histórico
Esta máquina que revolucionou o mundo em poucos anos, foi o último estágio de estudos, pesquisas e invenções de muitos cientistas, durante quase três séculos.
Em 1600 o cientista inglês William Gilbert publicou em Londres a obra intitulada De Magnete, descrevendo a força de atração magnética. O fenômeno da eletricidade estática já havia sido observado antes pelo grego Tales, em 641 a.C., ele verificou que ao friccionar uma peça de âmbar com um pano, esta adquiria a propriedade de atrair corpos leves, como pêlos, penas, cinzas, etc.
A primeira máquina eletrostática foi construída em 1663 pelo alemão Otto Von Guericke e aperfeiçoada em 1775 pelo suíço Martin Planta.
O físico dinamarquês Hans Christian Oersted, ao fazer experiências com correntes elétricas, verificou em 1820 que a agulha magnética de uma bússola era desviada de sua posição norte-sul quando esta passava perto de um condutor no qual circulava corrente elétrica. Esta observação permitiu a Oersted reconhecer a íntima entre o magnetismo e a eletricidade, dando assim, o primeiro passa para em direção ao desenvolvimento do motor elétrico. O sapateiro inglês William Sturgeon – que paralelamente com sua profissão, estudava eletricidade nas horas de folga – baseando-se na descoberta de Oersted constatou, em 1825, que um núcleo de ferro envolto por um fio condutor elétrico transformava-se em um ímã quando se aplicava uma corrente elétrica, observando também que a força do ímã cessava tão logo a corrente fosse interrompida. Estava inventado o eletroímã, que seria de fundamental importância na construção de máquinas elétrica girantes.
Em 1832, o cientista italiano S. Dal Negro construiu a primeira máquina de corrente alternada com movimento de vaivém. Já no ano de 1833, o inglês W. Ritchie inventou o comutador construindo um pequeno motor elétrico onde o núcleo de ferro enrolado girava em torno de um ímã permanente. Para dar uma volta completa, a polaridade do eletroímã era alternada a cada meia volta através do comutador. A inversão da polaridade também foi demonstrada pelo mecânico parisiense H. Pixii ao construir um gerador com um ímã em forma de ferradura que girava diante de duas bobinas fixas com um núcleo de ferro. A corrente alternada era transformada em corrente contínua pulsante através de um comutador.
Grande sucesso obteve o motor elétrico desenvolvido pelo arquiteto e professor de física Moritz Hermann Von Jacobi – que, em 1838, aplicou-o a um bote. Alimentados por células de baterias, o bote transportou 14 passageiros e navegou a uma velocidade de 4,8 quilômetros por hora.
Somente em 1886 Siemens construiu um gerador sem a utilização de ímã permanente, provando que a tensão necessária para o magnetismo poderia ser retirada do próprio enrolamento do rotor, isto é, que a máquina podia se auto-excitar. O primeiro dínamo de Werner Siemens possuía uma potência de aproximadamente 30 watts e uma rotação de 1200rpm. A máquina de Siemens não funcionava somente como um gerador de eletricidade, mas também podia operar como um motor, desde que se aplicasse aos seus bornes (Os conectores bornes são para a entrada de sinais elétricos ou de alimentação.) uma corrente contínua.
Em 1879, a firma Siemens & Halske apresentou, na feira industrial de Berlim, a primeira locomotiva elétrica, com uma potência de 2 kW.
A nova máquina de corrente contínua apresentava vantagens em relação a maquina a vapor, a roda d’água e à força animal. Entretanto, o alto custo de fabricação e a sua vulnerabilidade em serviço (por causa do comutador) marcaram-na de tal modo que muitos cientistas dirigira sua atenção para o desenvolvimento de um motor elétrico mais barato, mais robusto e de menor custo de manutenção. Entre os pesquisadores preocupados com esta idéia, destacam-se o jugoslavo Nikola Tesla, o italiano Galileu Ferrarris e o russo Michael Von Dolivo-Dobrovolski. Os esforços não se restringiram somente ao aperfeiçoamento do motor de corrente contínua, mas também se cogitou de sistemas de corrente alternada, cujas vantagens já eram conhecidas em 1881.
Figura em marca d’água
Gerador de corrente contínua de Gramme - desenvolvido e comercializado por Zénobe Gramme (1826 – 1901) em 1874 para servir na indústria da galvanoplastia (máquina de oficina 15V, 300 A, 1500 RPM e 300kg)
Elementos de um gerador de corrente contínua.
As partes principais de um gerador de corrente continua são: O Rotor (armadura), Anel Comutador, Estator (parte fixa), Escovas.
 Perdas e eficiências de um Gerador CC
As perdas nos geradores e motores consistem nas perdas no cobre dos circuitos elétricos e nas perdas mecânicas devidas á rotação da máquina. As perdas incluem:
1 – Perda no cobre
Perdas I2R na armadura
Perdas de campo
(1)I2R do campo em derivação
(2) I2R do campo em série
2 - Perdas mecânicas ou rotacionais
(a) Perdas no ferro
(1) Perdas por correntes parasitas
(2) Perdas por histerese
(b) Perdas por atrito
(1) Atrito no mancal (rolamento)
(2) Atrito nas escovas
(3) Perdas por vento ou atrito com o ar
As perdas no cobre estão presentes, porque é consumida urna certa potência quando se faz passar uma corrente através de uma resistência. À medida que o rotor gira no campo magnético, a fem induzida nas partes de ferro permite a passagem de correntes parasitas ou de Foucault, que aquecem o ferro representando assim um desperdício de energia. As perdas por histerese ocorrem quando um material magnético é magnetizado inicialmente num sentido e em seguida no sentido oposto. Outras perdas rotacionais são produzidas pelo atrito de rolamento no mancal, pelo atrito das escovas apoiadas sobre o comutador e pelo atrito com o ar.
A eficiência é a razão entre a potência útil na saída e a potência total na entrada.
Eficiência = saída
Entrada
Eficiência = entradas – perdas = saída
entradas saída + perdas
A eficiência e geralmente expressa na forma de porcentagem da seguinte forma:
Eficiência(%) = saída x 100
entrada
 Vantagens e desvantagens da corrente contínua e alternada
A energia entregue através de dispositivos de armazenamento, como baterias, é feita através de corrente contínua (DC), enquanto a gerada por usinas elétricas usam corrente alternada (AC). Os conectores positivos e negativos de baterias DC enviama tensão em uma direção, com os elétrons carregados negativamente sendo atraídos pelo conector positivamente carregado do outro lado do fio, e vice-versa, assim, mantendo-se positivo e negativo durante todo o tempo. Nas transmissões AC, a energia flui em ambas as direções, o que significa que os terminais mudam suas polaridades de acordo com a direção do fluxo de energia. A freqüência a qual a corrente alternada muda de direção é medida em Hertz (Hz). No Brasil, a corrente é enviada usando uma freqüência de 60 Hertz.
Transformação de tensão
Uma grande vantagem que a eletricidade AC possui sobre a DC é a possibilidade de sua transformação a partir de um nível de alta tensão para um de baixa tensão, usando um aparelho conhecido como transformador. Os cabos usados para transmitir eletricidade por longas distâncias resistem a esse fluxo, logo, altas tensões devem ser usadas para forçar a eletricidade por eles. Essas tensões podem ser perigosamente altas caso cheguem em ambientes caseiros ou comerciais, logo, os transformadores são usados para reduzi-las antes da eletricidade ser entregue ao usuário final. No Brasil, a eletricidade é entregue aos usuários em diferentes tensões, 127 v (comumente chamado de 110 v) ou 220 v, dependendo da região; existe também a tensão de 380 v, restrita a algumas cidades interioranas.
Resistência
Os cabos são menos resistentes em corrente contínua para que tensões menores possam ser usadas para enviar energia através deles, mas menos resistentes que os requeridos pela transmissão alternada para percorrer a mesma distância. Entretanto, para distâncias percorridas pela energia AC das usinas até os usuários finais, a resistência de cabos para corrente contínua seria muito mais alta que esses usuários precisam e o processo para reduzi-la é muito mais complexo e caro que a de sua contraparte.
Reatância
Quando a eletricidade flui por um cabo, ela gera um campo eletromagnético e quando a corrente muda como ocorre com a corrente alternada, um campo eletromagnético contrário é produzido; agindo como uma resistência à eletricidade que está sendo transmitida. Isso significa que a transmissão de eletricidade em AC perde energia devido a resistência e a reatância. Como a energia transmitida em DC nunca muda de direção, ela não está sujeita a esse tipo de perda de energia.
Funcionamento e Constituição do motor de corrente contínua
O motor CC é constituído por circuito indutor, circuito induzido e circuito magnético.
Sendo constituído por elementos fixos e moveis, da-se o nome de estator a parte fixa do motor e o nome rotor a parte móvel do mesmo. No caso do motor CC o circuito indutor encontra – se no estator e o circuito induzido no rotor.
O circuito induzido é constituído por um enrolamento envolvendo um núcleo ferromagnético laminado, isto é, dividido em chapas entre si.
Constituição. Dínamo: princípio de funcionamento; tipos de excitação; curvas características; potência e rendimento. Motor de corrente contínua: tipos de excitação; curvas características; potência e rendimento
Classificação dos motores de corrente contínua
São motores de custo elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em contínua. Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e se restam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação.
Reversibilidade da máquina de corrente contínua
As maquinas de CC podem funcionar como Geradores mais conhecidos por dínamos ou motores a diferença e que os geradores recebem energia mecânica e convertem em energia elétrica os motores recebem energia elétrica e convertem em energia mecânica
Tabela de tensões elétricas e freqüências
		Região
	Tipos de plugues e tomadas
	Tensão elétrica
	Frequência
	Alemanha
	C, F
	230 V (antigamente 
220 V)
	50 Hz
	China
	A, C, I
	220 V
	50 Hz
	Estados Unidos
	A, B
	120 V
	60 Hz
	Japão
	A, B
	100 V
	50 Hz
E
60 Hz
	Paraguai
	C
	220 V
	50 Hz
	Portugal
	C, F
	230 V (antigamente 220 V)
	50 Hz
	Brasil
	A, B, C, I - antigo C, NBR14136:2002, IEC 60906-1 - novos aparelhos
	127 V
E
220 V
	60 Hz
Bibliografia
Guedes, Manuel Vaz – Sistemas geradores de energia elétrica.
Wikipédia – acessado em 13/06/2010.
Máquina de corrente contínua
Motor elétrico
Gerador
Gerador de Corrente Contínua
http://www.ebah.com.br/gerado-de-corrente-continua-docx-a54374.html
MAQUINAS ELETRICAS –
<http://www.faatesp.edu.br/publicacoes/maquina_CC.pdf>
Acessado em: 09/05/2010.
MAQUINA CORRENTE CONTINUA <http://pt.wikipedia.org/wiki/maquina_de_corrente_continua> Acessado em 08/05/210.
MAQUINA CORRENTE CONTINUA
< http://www.dsee.fee.unicamp.br/> Acessado em 08/05/210.
MAQUINA CORRENTE CONTINUA
< http:// //www.feiradeciencias.com.br/> Acessado em 08/05/210.
VINCENT, Del Toro. Fundamentos de maquinas elétricas, New Jersey Prentice-hall, 1990.
GERADOR ELEMENTAR DE CORRENTE CONTÍNUA
Manuscritos de Paulo Cesar Pfaltzgraff Ferreira, UNESA – 2010.