Ao conhecer a eletricidade e como ela funciona, a maioria das pessoas aprende que a corrente elétrica flui de um pólo negativo para um positivo. Isso é verdade, no entanto, apenas para eletricidade DC (corrente contínua), e DC é apenas uma das duas possibilidades. AC (corrente alternada) é o outro.
Em vez de viajar de um pólo para o outro, a corrente AC oscila entre um par de terminais - o quente e neutro - mudando de direção com uma característica de frequência do gerador que produz isto.
Os geradores CA funcionam por causa da indução eletromagnética, por meio da qual um campo elétrico variável produz um campo magnético e vice-versa. Em um gerador CA, também conhecido como alternador, um rotor giratório gera corrente em uma bobina, e a direção da corrente se inverte a cada meia volta do rotor. Um dos principais usos de um gerador CA é produzir eletricidade para consumo em massa.
A principal vantagem de um alternador é que ele funciona com um dispositivo chamado transformador, que pode aumentar e diminuir a tensão. Esta é a razão pela qual os geradores CA alimentam a maior parte da rede elétrica do mundo, pelo menos por enquanto.
Usos de um gerador AC
O princípio por trás de um gerador AC é simples. Uma fonte de energia externa, como água em movimento ou vapor produzido pela combustão de combustível fóssil ou fissão nuclear controlada, gira um rotor e a rotação gera corrente alternada em um enrolamento da bobina. A eletricidade está basicamente pronta para uso assim que você conectar a bobina a uma carga.
Pequenos geradores a gasolina podem fornecer energia suficiente para operar eletrodomésticos, e grandes hidrelétricas, movidas a carvão ou nucleares podem fornecer energia a cidades inteiras. Quando se trata de produção de eletricidade em grande escala, a geração de energia CA tem uma vantagem distinta sobre a CC.
Transformadores reduzem a perda de transmissão
Usando um transformador, você pode aumentar a tensão da corrente CA para muitos milhares de volts, tornando viável a transmissão de longa distância ao longo de linhas de energia. No ponto de uso, você usa outro transformador para reduzir a tensão a um nível utilizável. Os transformadores só funcionam com alimentação CA, pois também contam com indução eletromagnética.
Sem o aumento da tensão, a perda de energia para a resistência elétrica e o vazamento magnético tornariam a transmissão de energia de longa distância impraticável. Se geradores de energia CC abastecessem a rede elétrica, teria de haver mais estações de energia, e cada estação só seria capaz de fornecer uma área limitada. A paisagem seria pontilhada com miniestações de geração de energia, em vez das grandes estações centralizadas que existem hoje.
Alternadores que geram corrente DC são chamados de dínamos
É possível gerar energia CA com um alternador anexando um comutador ao rotor, o que evita que a corrente mude de direção conforme o rotor gira. Isso transforma o alternador em um dínamo, e uma das vantagens de um dínamo é que você pode usá-lo para carregar uma bateria.
O aumento da eficiência é uma vantagem importante de um alternador sobre um dínamo, portanto, os dínamos são geralmente usado ao contrário como motores para brinquedos movidos a bateria e ferramentas elétricas e não para carregar baterias em automóveis.
Os perigos dos geradores de energia CA
Gerar energia CA com um alternador não é inerentemente mais perigoso do que usar uma bateria, mas quando o tensão de um gerador CA em grande escala é aumentada para vários milhares de volts, torna-se extremamente perigoso. Thomas Edison é famoso por ter feito isso por ter animais vadios eletrocutados em um esforço para convencer os investidores a apoiarem o desenvolvimento de energia em DC. Os geradores e transformadores CA devem ser fortemente isolados para torná-los seguros.
O fluxo de eletricidade através das bobinas do gerador e do transformador produz calor resistivo e isso cria outro problema. Se o calor se tornar extremo durante, por exemplo, um pico de energia acidental, um transformador ou bobina do gerador pode queimar ou ficar quente o suficiente para danificar o isolamento elétrico ou iniciar um incêndio. Este tipo de acidente ocorre de vez em quando e é uma causa potencial de incêndios florestais.