GERADORES CA – ALTERNADORES CA

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.

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Princípios de Operação

1. 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.
2. 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.
3. 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.

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Características dos Sistemas CA

1. 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).
2. Classificação de Alternadores:
   • Tensão e Corrente: Determinada pela necessidade do sistema elétrico.
   • Fase: Monofásicos ou trifásicos, sendo os trifásicos os mais comuns em aplicações aeronáuticas.
   • Potência: Medida em watts ou quilovolt-ampères (kVA).
3. 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.

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Sistemas de Controle e Distribuição

1. 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.
2. Frequência Variável:
   • Modernos geradores de frequência variável eliminam a necessidade de CSD.
   • Componentes eletrônicos estabilizam a frequência, permitindo maior confiabilidade e menor complexidade mecânica.
3. Conversão de Corrente:
   • CA para CC: Realizada por retificadores para alimentar sistemas que exigem corrente contínua, como baterias e sistemas de reserva.
   • CC para CA: Inversores convertem energia da bateria em corrente alternada para sistemas essenciais em caso de falha do gerador.

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Aplicações e Configurações

1. Sistemas Trifásicos:
   • Utilizam três conjuntos de enrolamentos no estator, com tensões defasadas em 120°, resultando em eficiência maior para grandes cargas elétricas.
2. 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.

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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.