Explique, com suas palavras, como se dá o funcionamento de um gerador de corrente contínua, o processo de auto-excitação do gerador, e indique as perdas presentes no processo.

Passo 1

Beleza, então o enunciado pede três coisas:
  1. Como funciona um gerador de corrente contínua (DC),
  2. Como rola o processo de auto-excitação dele,
  3. Quais são as perdas envolvidas.
    Isso é tudo do assunto “máquinas elétricas” – mais especificamente “geradores DC”. Para entender a resolução, vamos precisar lembrar da Lei de Faraday (indução eletromagnética), do conceito de fluxo magnético Φ, e da parte prática de enrolamentos e comutador.

Passo 2

Funcionamento básico do gerador DC
Imagina um enrolamento (o armadura) girando dentro de um campo magnético criado por ímãs permanentes ou por uma bobina (campo).
  • A Lei de Faraday diz que, ao cortar linhas de fluxo Φ com velocidade angular ω, surge uma fem induzida: E = k,Phi,omega onde k é uma constante que depende do número de espiras e da geometria.
  • Esse E é uma tensão alternada na armadura, mas o comutador (coletor de escovas) faz o “vira-volta” dos terminais, entregando uma tensão praticamente contínua na saída.
    Resumindo, giro → variação de fluxo nas bobinas → geração de tensão contínua.

Passo 3

Processo de auto-excitação
  1. No arranque, sempre sobra um “magnetismo residual” no ferro do campo.
  2. Quando você fecha o circuito de campo (liga a fonte interna da própria saída do gerador nos enrolamentos de campo), esse residual gera uma pequena tensão na armadura.
  3. Essa tensão circula, vai para as bobinas de campo, aumenta o fluxo Φ um tiquinho, o que aumenta E, que aumenta corrente de campo… e assim por diante, até chegar a um ponto de equilíbrio (saturação magnética ou resistência de campo).
    Em outras palavras, o gerador “se alimenta sozinho” usando o resíduo de magnetismo para subir a tensão até o valor nominal.

Passo 4

Principais perdas no processo
  1. Perdas no cobre (Perdas Joule):
    • Armadura:
    • Campo:
  2. Perdas no ferro (Perdas magnéticas):
    • Histéreses e correntes de Foucault nos tecidos de chapas do núcleo.
  3. Perdas mecânicas:
    • Atrito dos rolamentos e escovas,
    • Respingamento de ar (ventilação), também chamado windage.
  4. Perdas de comutação (faíscas nas escovas):
    • Pequeno arco elétrico que gera calor e desgaste.

Resposta

Então, resumindo tudo de forma direta:
– O gerador DC converte energia mecânica em tensão contínua girando uma armadura num campo magnético e usando um comutador.
– A auto-excitação acontece porque o magnetismo residual gera uma corrente de campo inicial, que realimenta o fluxo e eleva a tensão até o ponto de equilíbrio.
– As perdas mais importantes são as Joule no cobre, as magnéticas (histerese e Foucault), as mecânicas (atrito e ventilação) e as de comutação nas escovas.

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