Associação de geradores em série e paralelo
Deixe um comentárioNesta aula, exploraremos a associação de geradores elétricos em série e paralelo, analisando como essas configurações afetam a tensão e a corrente no circuito. Veremos as principais fórmulas para calcular a tensão e a corrente equivalente em cada tipo de associação e como esses arranjos são aplicados em sistemas elétricos. Além disso, resolveremos exercícios práticos para reforçar os conceitos e compreender melhor o funcionamento dos geradores em diferentes configurações.
Tipos de associação de geradores
A associação de geradores elétricos é uma técnica utilizada para atender diferentes necessidades de tensão e corrente em um sistema elétrico. Dependendo da forma como os geradores são conectados, o comportamento da tensão e da corrente varia, o que pode influenciar diretamente na eficiência e na potência fornecida pelo sistema. As duas principais formas de associação são:
- Associação de geradores em série: Os geradores são conectados um após o outro, somando suas tensões enquanto a corrente se mantém a mesma.
- Associação de geradores em paralelo: Os geradores são ligados em paralelo para manter a tensão constante e dividir a corrente entre eles, garantindo maior estabilidade no fornecimento de energia.
Essas associações são amplamente utilizadas em sistemas elétricos industriais, redes de energia e até mesmo em sistemas de backup, como geradores de emergência. Nos próximos tópicos, exploraremos em detalhes cada uma dessas associações.
Associação de geradores em série
Na associação de geradores em série, os terminais positivos e negativos de cada gerador são conectados sucessivamente, formando um único caminho para a corrente elétrica.
Esse tipo de associação é utilizado quando se deseja aumentar a tensão total do sistema, mantendo a mesma corrente que circula em cada gerador.
Nela, a tensão total do sistema é a soma das tensões individuais de cada gerador:
Já a corrente total no circuito é a mesma em todos os geradores:
Se os geradores forem idênticos, a potência total fornecida ao circuito será:
Para exemplificar, suponha que temos três geradores com as seguintes características:
- Gerador 1: V1=12V, I1=5A
- Gerador 2: V2=10V, I2=5A
- Gerador 3: V3=8V, I3=5A
Como estão em série, a tensão total será:
A corrente será a mesma em todos os geradores, ou seja, 5A.
Vantagens da associação de geradores em série:
- Aumenta a tensão de saída do sistema sem precisar aumentar a corrente.
- Útil para alimentar dispositivos que exigem tensões elevadas, como equipamentos industriais.
Desvantagens associação de geradores em série:
- Se um dos geradores falhar, todo o sistema pode ser comprometido.
- A corrente do circuito será limitada pelo gerador de menor capacidade.
Associação de geradores em paralelo
Na associação de geradores em paralelo, todos os terminais positivos dos geradores são conectados entre si, assim como todos os terminais negativos.
Esse tipo de associação é utilizado quando se deseja aumentar a capacidade de fornecimento de corrente, mantendo a tensão do sistema constante.
Nela, a tensão total do sistema será a mesma de um único gerador, desde que sejam idênticos:
Já a corrente total será a soma das correntes fornecidas por cada gerador:
Se os geradores forem idênticos, a potência total fornecida será:
Para entender melhor, considere três geradores com as seguintes características:
- Gerador 1: V1=12V, I1=5A
- Gerador 2: V2=12V, I2=4A
- Gerador 3: V3=12V, I3=3A
Como estão em paralelo, a tensão total será a mesma de qualquer um deles:
A corrente total será a soma das correntes individuais:
Vantagens da associação de geradores em paralelo:
- Permite fornecer maior corrente ao circuito sem aumentar a tensão.
- Se um dos geradores falhar, os outros continuam operando, garantindo maior confiabilidade.
- Reduz a sobrecarga em cada gerador, aumentando sua vida útil.
Desvantagens da associação de geradores em paralelo:
- É necessário um controle adequado para equilibrar a distribuição da corrente entre os geradores.
- Se os geradores tiverem tensões diferentes, podem ocorrer correntes indesejadas entre eles.
Associação de geradores: exercícios resolvidos
Exercício 1: Cálculo da tensão equivalente em série
Três geradores estão associados em série, com as seguintes tensões nominais:
- V1=3V
- V2=5V
- V3=7V
Qual é a tensão total fornecida pelo conjunto de geradores?
Resolução: A tensão equivalente para geradores em série é a soma das tensões individuais:
A tensão equivalente na associação de geradores em série será de 15V.
Exercício 2: Cálculo da corrente em associação paralela
Dois geradores idênticos de 24V e corrente nominal de 5A são associados em paralelo.
Qual será a corrente total disponível no sistema?
Resolução: Na associação em paralelo, a tensão permanece a mesma, e a corrente total é a soma das correntes individuais:
A corrente equivalente na associação de geradores em paralelo será de 10A.
Exercício 3: Associação mista de geradores
Um circuito tem dois geradores em série, com tensões de 15V e 20V, e esse conjunto é conectado em paralelo com outro gerador de 35V.
Qual é a tensão final do sistema?
Resolução: Primeiro, somamos as tensões dos geradores em série:
Como esse conjunto está em paralelo com um gerador de 35V, a tensão equivalente permanece:
A tensão equivalente na associação de geradores será de 35V.
Exercício 4: Associação de geradores em série com resistência
Dois geradores de 12V cada estão conectados em série, fornecendo corrente para uma resistência de 6Ω.
Qual é a corrente no circuito?
Resolução: A tensão total fornecida pelos geradores em série é:
Pela Lei de Ohm:
A corrente no circuito será de 4A.
Exercício 5: Potência fornecida por geradores em paralelo
Dois geradores de 18V são conectados em paralelo. O primeiro pode fornecer até 4A e o segundo até 6A.
Qual a potência total fornecida pelo sistema?
Resolução: A corrente total do sistema é:
A potência total gerada é dada por:
A potência total fornecida pelo sistema será de 180W.
