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A Mágica do Alternador (1ª Parte) PDF Print E-mail
Written by Administrator   
Tuesday, 10 December 2019 00:00

Olá pessoal que acompanha o site dos Nobres do Grid,

 

Falamos nas últimas colunas sobre as baterias como a fonte de energia para fazer o seu carro funcionar... e isso é verdade. Sem baterias, os carros não teriam energia para fazer os motores funcionarem, mas elas não conseguem fazer isso sozinhas. É preciso um componente fundamental para que o motor funcione: o alternador.

 

Para quem ainda lembra de alguma coisa das aulas de física, a energia muda de forma, mas não se perde. Vamos lembrar dos carros da Fórmula 1, onde existem dois sistemas de recuperação de energia para ajudar ao carros terem mais potência. Um funciona transformando a energia das frenagens e o outro recupera a energia do calor. Alternadores são máquinas que convertem a energia mecânica em energia elétrica.

 

Os alternadores dos nossos veículos não são máquinas exclusivas da indústria automobilística. Existem diversas aplicações dos geradores para outros fins. Dentre as mais conhecidas estão o uso em geradores portáteis de energia elétrica, muito comum em grandes estabelecimentos comerciais, para evitar que uma possível queda de energia se prolongue por muito tempo.

 

A tecnologia dos alternadores foi desenvolvida há bastante tempo e, de lá para cá, sua tecnologia não mudou muito. A versão mais parecida com o alternador automotivo que conhecemos hoje, com regulador de voltagem, foi desenvolvida primeiro pela Bosch, em 1913. Ele foi desenvolvido para servir de fonte energética para os faróis, mas acabou sendo utilizado também na partida elétrica (em 1914) e no limpador de para-brisa (1926).

 

Como funciona um alternador?

 

O funcionamento de um alternador se dá por indução eletromagnética. A corrente elétrica passa pelo rotor e cria um campo magnético, que gera o movimento de elétrons no estator, originando corrente alternada. Depois de cada giro completo, o ciclo se repete. Os princípios que permitiram o desenvolvimento destes equipamentos começaram a ser desenvolvidos no século XIX. Dentre diversos experimentos da época, destacam-se o disco de Faraday e o gerador de Van de Graaff. O princípio da indução eletromagnética, utilizado em alternadores, aproveita-se da repulsão e atração naturais das cargas elétricas, funcionando como em ímãs.

 

 

Os geradores mecânicos que originam correntes contínuas são chamados de dínamos. Para termos um alternador, ao invés de corrente contínua, temos corrente alternada, ou seja, com variação de pólos. Você já deve ter visto ou ouvido falar de bicicletas que geram energia para suas luzes apenas com a força dos pedais. Este é um exemplo visível da função do alternador: ao aplicar uma energia mecânica - as pedaladas - há a conversão para energia elétrica, utilizada para a iluminação da própria bicicleta.

 

O mesmo acontece nas usinas hidrelétricas, que utilizam a força das águas para a mesma finalidade. Neste caso, obviamente, a potência e o tamanho do alternador são absurdamente maiores. O princípio é similar nas chamadas usinas termoelétricas. Entretanto, ao invés da força das águas, neste caso a energia inicial é produzida pelo vapor da queima de determinados combustíveis.

 

Alternador Automotivo.

 

Outra função muito conhecida dos alternadores é a sua utilização em automóveis. Embora o princípio básico deste equipamento seja o mesmo de outros alternadores, há duas diferenças essenciais: a presença de um retificador e de um regulador de tensão. O primeiro tem como finalidade transformar a corrente alternada em contínua, enquanto o regulador de tensão é utilizado para a manutenção da tensão dos circuitos. Desta forma, é possível fazer com que a tensão gerada pelo alternador se mantenha nos limites suportados pela bateria e por todo o sistema.

 

 

Os veículos modernos têm uma série de itens que funcionam graças à energia elétrica. Com os sistemas de injeção eletrônica, a própria combustão depende de uma corrente elétrica que gera uma fagulha na vela de ignição. Aparelho de som, vidros e travas dos carros atuais são outros exemplos de funcionalidades que dependem de uma corrente. Essa corrente vem, é claro, da bateria do veículo, que transforma a energia química em elétrica – a partir da reação entre uma solução composta por ácido sulfúrico e o chumbo presente na bateria.

 

O que acontece é que, com o uso, esse processo diminui a quantidade de ácido sulfúrico da solução, o que descarrega a bateria. O que o alternador faz é pegar a energia mecânica gerada na combustão, transformá-la em energia elétrica e, assim, recarregar a bateria. Para que a energia mecânica seja convertida em energia elétrica, há uma correia que liga o motor do veículo ao alternador.

 

A maioria das baterias automotivas é de 12 volts. Quando o motor do veículo está desligado, é ela que fornece a energia para ligar faróis, aparelho de som, vidros elétricos e outros dispositivos. Quando o motor está rodando, essa energia vem diretamente do alternador. Por isso, sua tensão costuma ser de aproximadamente 14 volts.

 

 

Ela precisa ser maior que a da bateria para dar conta de carregá-la e, ao mesmo tempo, disponibilizar a quantidade de energia necessárias para fazer funcionar os componentes elétricos do veículo. Desse modo, podemos dizer que a energia elétrica é gerada no alternador, enquanto a bateria tem a função de armazená-la.

 

Componentes do alternador.

 

Carcaça: ela serve para dar proteção aos componentes internos do alternador. Deve possuir aberturas estratégicas para a refrigeração, mesmo havendo uma hélice destinada a esse fim.

Estator: é uma estrutura circular, feita com ligas de ferro ou silício e fios de cobre esmaltado (que constituem a bobina). Nessas bobinas é induzida a corrente elétrica originada com o giro do rotor.

Rotor: trata-se de um eixo de aço, uma bobina, dois polos em forma de garras e anéis coletores. A bobina de excitação é feita de fios de cobre esmaltado e, quando recebe uma corrente elétrica, forma um campo eletromagnético polarizado.

Anéis coletores: são fabricados em cobre e têm a função de conduzir a corrente elétrica da bateria para a bobina de excitação do rotor. Estão fixados nas extremidades do rotor.

 

 

Escovas: pequenos componentes fabricados com ligas à base de carvão. Estão entre os poucos itens do alternador que sofrem desgaste, porque têm contato constante com os anéis coletores. As escovas alimentam os anéis com a corrente proveniente da bateria.

Regulador de tensão: é a placa de diodos que transforma a corrente alternada em corrente contínua. O item também protege a bateria contra uma possível descarga, impedindo a passagem da sua corrente para o alternador.

Polia: é um componente montado no eixo do rotor. Trata-se de uma roda, que gira conforme a velocidade de rotação do motor, movida por uma correia de distribuição.

Ventoinha de refrigeração: é uma hélice que tem a função de ventilar todos os componentes internos do alternador. Ela é montada no eixo do rotor e gira junto com ele, ou então, no lado externo do equipamento.

 

Há alternadores especiais para cada tipo de veículo, e alguns fabricantes disponibilizam várias categorias, com diferente número de polos, tensões e também de acordo com as rotações do motor do veículo em questão. Mas podemos separar os alternadores automotivos em duas categorias. A primeira é do tipo garra, a versão clássica que substituiu o dínamo na geração de energia para a bateria.

 

 

Esse tipo de alternador leva esse nome porque os polos da bobina do rotor têm forma de garra. Quando eles estão sob ação do campo magnético, formam os polos norte e sul. Nos alternadores do tipo garra, a ventoinha de ventilação que proporciona a refrigeração para os itens internos se encontra no lado externo.

 

O outro modelo é do alternador compacto. Ele se caracteriza, como o próprio nome sugere, por ter menores dimensões. Desse modo, com a mesma velocidade pode girar mais rápido na comparação com o outro tipo de alternador. A ventoinha dos alternadores compactos fica no lado de dentro.

 

No próximo mês falarei sobre problemas que podem surgir nos alternadores, cuidados a serem tomados e a importância das revisões.

 

Muito axé pra todo mundo,

 

Maria da Graça

    
Last Updated ( Tuesday, 10 December 2019 15:09 )