Geradores e Alternadores de Corrente Alternada (CA)
Os geradores CA, frequentemente chamados de alternadores, são a principal fonte de energia elétrica nas aeronaves modernas, especialmente em aeronaves de transporte. Eles transformam energia mecânica em energia elétrica e fornecem corrente alternada (CA), que é predominante nos sistemas elétricos de grandes aeronaves devido à sua eficiência e leveza.
Princípios de Operação
- Componentes Básicos:
- Estator: Parte estacionária do alternador que contém os enrolamentos onde a tensão é induzida.
- Rotor: Parte giratória que gera o campo magnético, podendo ser um ímã permanente ou um eletroímã.
- Geração de Corrente Alternada:
- Quando o rotor gira, o campo magnético corta os enrolamentos do estator, induzindo uma tensão alternada.
- A polaridade da tensão alterna a cada meia rotação do rotor, gerando uma onda senoidal completa por revolução em um alternador de dois polos.
- Frequência da Corrente Alternada:
- A frequência depende do número de polos do rotor e da sua velocidade de rotação.
- Fórmula: f=(nuˊmero de polos2)×rpm÷60f = \left( \frac{\text{número de polos}}{2} \right) \times \text{rpm} \div 60
- Exemplo: Um alternador de 4 polos girando a 1800 rpm gera 60 Hz.
Características dos Sistemas CA
- Frequência:
- Aeronaves utilizam geralmente 400 Hz, permitindo o uso de equipamentos mais leves e compactos.
- Alguns sistemas, como os do Boeing 787, trabalham com frequência variável (360–800 Hz), dispensando unidades de acionamento de velocidade constante (CSD).
- Classificação de Alternadores:
- Eficiência:
- Sistemas CA são mais eficientes em termos de energia por peso do equipamento comparados aos sistemas CC.
- Porém, exigem controle preciso da frequência e tensão.
Sistemas de Controle e Distribuição
- Acionamento de Velocidade Constante (CSD):
- Necessário em sistemas de frequência fixa (ex.: 400 Hz), garantindo rotação constante do alternador.
- Elimina variações de frequência causadas por mudanças no rpm do motor.
- Frequência Variável:
- Modernos geradores de frequência variável eliminam a necessidade de CSD.
- Componentes eletrônicos estabilizam a frequência, permitindo maior confiabilidade e menor complexidade mecânica.
- Conversão de Corrente:
Aplicações e Configurações
- Sistemas Trifásicos:
- Utilizam três conjuntos de enrolamentos no estator, com tensões defasadas em 120°, resultando em eficiência maior para grandes cargas elétricas.
- Sistemas de Emergência:
- Aeronaves maiores utilizam APUs (unidades auxiliares de força) ou RATs (turbinas de ar de impacto) para acionar geradores de emergência em caso de falha.
Vantagens da Corrente Alternada
- Leveza: Equipamentos menores e mais leves, especialmente em sistemas de alta frequência.
- Eficiência: Melhor relação peso/potência.
- Versatilidade: Possibilidade de operar sistemas sensíveis à frequência ou sistemas simples como lâmpadas.
Os geradores CA são componentes críticos para as operações modernas, oferecendo energia confiável e eficiente, enquanto as inovações como frequência variável eliminam limitações mecânicas, promovendo maior confiabilidade.
