Analise de Circuitos em Corrente Contínua
Aula 13: Gerador de Tensão Real
Referencias
Analise de Circuitos em Corrente Continua - Rômulo O. Albuquerque - Editora Érica
1 Definição de Gerador de Tensão
Geradores são dispositivos que convertem algum tipo de energia em energia elétrica. Um gerador de tensão é um bipolo que mantém a tensão nos seus terminais independente do valor corrente (portanto independente da carga).
1.2 Gerador de tensão ideal
Em um gerador de tensão ideal não existem perdas, toda a energia não elétrica é convertida em energia elétrica (na pratica não existem).
Figura 1 - Gerador de tensão ideal
Não existem perdas pois o gerador não tem resistência interna, como conseqüência alem de não ter perdas, a tensão nos terminais do gerador não depende da corrente. A figura 2a mostra um gerador de F.E.M (Força Eletro Motriz) igual a 12 V ligado a 3 cargas de valores diferentes. A corrente em cada caso varia, mas a tensão nos terminais do gerador é sempre 12 V. A curva caracteristica, UxI, mostra graficamente isso na figura 2b.
![](images/CursoCCaula13Figura02a.jpg)
( a )
( b )
Figura 2 - ( a ) Gerador de tensão ideal ligado a varias carga ( b ) Curva característica
1.3 Gerador de tensão real
Em um gerador de tensão real existem perdas, isto é, parte da energia usada para fazer o gerador funcionar é perdida na forma de calor e parte é convertida em energia elétrica.
![](images/CursoCCaula13Figura03.gif)
Figura 3 - Gerador de tensão real
Em um gerador de tensão real a tensão nos seus terminais diminui quando a intensidade da corrente aumenta, isso devido ao fato do gerador apresentar uma queda de tensão interna provocada pela resistência interna (Ri ).
A representação de um gerador real agora considera uma resistência em serie com a tensão gerada internamente, essa tensão é chamada de
força eletromotriz
(E) e o seu valor depende da construção do gerador. A seguir na figura 4a um gerador de FEM igual a 12 V e resistência interna 2 Ohms é conectado a uma carga de 10 Ohms. A curva característica desse gerador é mostrada na figura 4b.
( a ) ( b )
Figura 4 - ( a ) Gerador de tensão real ligado a varias carga ( b ) curva característica
Observe na figura 4b que a tensão nos terminais do gerador diminui à medida que a corrente aumenta.
Para I=0 (circuito aberto) a tensão nos terminais do gerador vale 12V,
para I=1A (RL=10 Ohms) U=10V,
para I=2A (qual o valor de RL ?) U=8V e assim por diante.
Eventualmente existirá um valor de RL para o qual a tensão nos terminais do gerador será zero e a corrente será máxima, sendo chamada de corrente de curto circuito.
Para facilitar os cálculos podemos obter uma equação que relaciona a tensão com a corrente no gerador, essa equação é chamada de equação característica e é assim escrita:U = E - Ri .I que no caso do exemplo da figura 4 fica sendo U = 12 - 2.I
A tabela 1 mostra alguns valores de U e I, inclusive os valores limites (máxima tensão e máxima corrente que o gerador pode fornecer), e a figura 5 mostra a curva característica. O valor de I que anula a tensão é chamado de corrente de curto circuito (ICC) e no exemplo vale 6 A, e o valor da tensão em vazio (aberto) é chamada de Força Eletromotriz (E) e no exemplo é 12 V.
Tabela 1 - tensão e corrente em um gerador de E=12 V e Ri = 2 Ohms