Principais Diferenças Entre Geradores AC e DC
Uma máquina elétrica é um dispositivo que converte energia mecânica em energia elétrica e vice-versa. Um gerador é um tipo de tal máquina que converte energia mecânica em energia elétrica. No entanto, a energia elétrica gerada pode ser na forma de corrente alternada (AC) ou corrente contínua (DC). Portanto, a principal diferença entre os geradores AC e DC é que eles geram corrente alternada e corrente contínua, respectivamente. Embora existam algumas semelhanças entre os dois, há bastante número de diferenças.
Antes de entrar na lista de diferenças entre eles, vamos discutir como o gerador gera eletricidade & como a CA e a CC são geradas.
Geração de Eletricidade
A eletricidade é gerada com base na Lei de Eletromagnetismo de Faraday, que afirma que uma corrente elétrica ou força eletromotriz (FEM) será induzida em um condutor quando este é colocado em um campo magnético variável. Tanto os geradores AC quanto os DC operam no mesmo princípio para gerar corrente elétrica.
Existem dois métodos para variar o campo magnético atuando sobre os condutores: girar o campo magnético ao redor de um condutor estacionário ou girar o condutor dentro de um campo magnético estacionário. Em ambos os cenários, as linhas do campo magnético interagem com o condutor, mudando, induzindo assim uma corrente elétrica no condutor.
Um alternador utiliza o conceito de um campo magnético rotativo ao redor de um condutor estacionário, embora isso não seja discutido neste artigo.
Gerador AC: Anéis Deslizantes e Alternadores
Como os anéis deslizantes são anéis condutores contínuos, eles transmitem a corrente alternada gerada no armadura como está. À medida que as escovas deslizam continuamente sobre esses anéis, existe pouco risco de curtos-circuitos ou faíscas entre os componentes. Isso resulta em uma vida útil mais longa para as escovas nos geradores AC em comparação com os geradores DC.
Um alternador é outro tipo de gerador somente AC, com um armadura estacionário e um campo magnético rotativo. Como a corrente elétrica é gerada na parte estacionária, transmiti-la para o circuito externo estacionário é mais simples e direto. Nesses projetos, as escovas experimentam desgaste mínimo, aumentando ainda mais a durabilidade.
Gerador DC
Um gerador DC é um dispositivo que converte energia mecânica em energia elétrica de corrente contínua (CC), também conhecido como dinamo. Ele produz corrente contínua pulsante, onde a magnitude da corrente pode variar, mas a direção permanece constante.
A corrente induzida nos condutores do armadura rotativo é inerentemente alternada. Para converter isso em CC, usa-se um comutador de anéis divididos. O comutador não apenas transfere a corrente do armadura rotativo para o circuito estacionário, mas também garante que a direção da corrente fornecida permaneça consistente.
Comutador de Anéis Divididos em Geradores DC
O comutador de anéis divididos consiste em um condutor em forma de anel dividido em duas metades, com uma lacuna isolante entre elas. Cada metade do anel dividido está conectada a um terminal separado do enrolamento do armadura, enquanto duas escovas de carbono estacionárias fazem contato deslizante com o comutador rotativo para fornecer corrente ao circuito externo.
À medida que o armadura gira e a corrente AC induzida muda de direção a cada meia ciclo, o comutador de anéis divididos garante que a corrente fornecida ao circuito mantenha uma direção consistente:
Durante uma meia-rotação, a corrente flui através de uma escova para o circuito.
Durante a próxima meia-rotação, os segmentos do comutador trocam de contato com as escovas, revertendo a direção interna da corrente, mas mantendo o mesmo fluxo de corrente externo.
No entanto, a lacuna entre os segmentos do comutador introduz dois desafios principais:
Faísca: À medida que as escovas transitam entre os segmentos, elas brevemente ponteiam a lacuna, causando curtos-circuitos momentâneos e faíscas.
Desgaste das Escovas: A arco repetitivo e o estresse mecânico aceleram a degradação das escovas, reduzindo a eficiência e a vida útil do gerador.
Esses fatores exigem manutenção regular e substituição das escovas em geradores DC em comparação com geradores AC com anéis deslizantes.
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