8.21 Como ocorre a geração inicial de tensão em um gerador CC em derivação durante a partida?

Passo 1

O enunciado pergunta como se inicia a geração de tensão em um gerador CC em derivação (“shunt”) no momento da partida. O conteúdo aqui é excitação própria (self-excitation) de um gerador CC, que depende da magnetização residual do circuito de campo e da realimentação positiva entre armadura e enrolamento de campo.

Passo 2

Antes de tudo, mesmo com o gerador parado ou sem excitação externa, existe sempre um pequeno fluxo residual no núcleo do indutor de campo, digamos \phi_{\rm res}. Ao girar o rotor a velocidade angular \omega, esse fluxo residual produz uma tensão induzida inicial na armadura dada por
\displaystyle E_0 = k\,\phi_{\rm res}\,\omega,
onde k é uma constante que depende da construção do gerador.

Passo 3

Essa tensão inicial E_0 aparece nos terminais do gerador e, como o enrolamento de campo está ligado em derivação, parte dessa tensão circula pelo enrolamento de campo. Assim nasce uma corrente de campo inicial
\displaystyle I_{f0}=\frac{E_0}{R_f},
com R_f a resistência do circuito de campo.

Passo 4

O aumento de I_{f0} eleva o fluxo magnético para \phi_1>\phi_{\rm res}, o que gera uma nova tensão induzida maior
\displaystyle E_1 = k\,\phi_1\,\omega.
Essa tensão maior faz crescer ainda mais a corrente de campo, reforçando o fluxo e elevando novamente a tensão – é um processo de realimentação positiva que segue até atingir o equilíbrio estável, limitado pela saturação do núcleo e pelas resistências do circuito.

Passo 5

Quando \varphi e E alcançam seu valor nominal, chega-se à tensão de operação do gerador em regime. Se não houver tensão residual suficiente (por exemplo, após longa parada), é preciso “flashear” o campo com uma bateria externa para reiniciar o processo de excitação.

Resposta

A geração inicial de tensão se dá a partir do fluxo residual no núcleo de campo, que induz uma pequena tensão na armadura. Essa tensão alimenta o enrolamento de campo em derivação, aumenta o fluxo magnético e, por realimentação positiva, eleva gradualmente a tensão até o valor de regime.

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