Como este circuito é alimentado pela rede de energia, tenha o máximo cuidado em não deixar nenhuma ligação exposta para evitar o perigo de choques.
Na figura 6 mostramos como implementar um regulador de 3 V com filtro para alimentar o rádio. O capacitor serve para impedir que as variações de velocidade do vento causem alterações de volume no rádio.
Evidentemente, um ponto importante para a montagem do gerador eólico é a eficiência da hélice. Conforme ilustra a figura 7, ela pode ser elaborada com os mais diversos materiais alternativos como papelão, madeira ou plástico. Evidentemente, a opção papelão não serve para o caso em que você vá instalar o gerador fora de sua casa.
Mais energia, com uma hélice maior pode ser obtida com um dínamo de bicicleta. No entanto, lembramos que para alimentar circuitos eletrônicos é preciso contar com um regulador de tensão. Os circuitos sensíveis podem sofrer danos com as variações de tensão que ocorrem quando o gerador tem sua velocidade alterada.
Também é preciso observar que, para obter mais energia a hélice deve ser maior e a força necessária para sua movimentação aumenta proporcionalmente.
Simulador de Gerador Alternativo
O baixo rendimento dos pequenos motores de corrente contínua como geradores levou o Professor Eduardo Pinho Prado a elaborar uma interessante alternativa para demonstrar o princípio de funcionamento dos geradores. O que ele fez foi ligar o pequeno motor de corrente contínua num SCR para acionar uma lâmpada. Assim, na verdade, quem fornece energia para a lâmpada é a rede de energia, e o motor usado como dínamo simplesmente controla essa energia com a energia que ele próprio gera, conforme mostra a figura 8.
Basta então uma pequena força atuando sobre o motor para que a pequena energia gerada acione o SCR e a lâmpada acenda. É claro que a energia que vai para a lâmpada não é a energia gerada pelo motor, mas para efeitos demonstrativos os efeitos são equivalentes, se não entrarmos em detalhes sobre o princípio de funcionamento da parte eletrônica.
Então, a maquete da usina hidroelétrica montada pelo Professor Edú do Colégio Mater Amabilis funciona justamente segundo este princípio. Para os leitores interessados vamos transpor o circuito do professor Edú para o caso de um gerador eólico e dar também a nossa versão com transistores para a mesma aplicação.
O Gerador com SCR
Na figura 9 temos o circuito do sistema simulador usando um SCR e acionando uma lâmpada (ou mais) incandescentes comuns. Na figura 10 vemos a montagem do circuito tendo por base uma ponte de terminais isolados. Para lâmpadas até 40 W o SCR não precisa de radiador de calor. O SCR deve ser sufixo B se a rede for de 110 V, e sufixo D se a rede for de 220 V. Ao experimentar o circuito, verifique o sentido de rotação do motor que provoca o acionamento do SCR. Se ao girar o motor nada acontecer, inverta os fios de ligação do motor.
Na figura 6 mostramos como implementar um regulador de 3 V com filtro para alimentar o rádio. O capacitor serve para impedir que as variações de velocidade do vento causem alterações de volume no rádio.
Evidentemente, um ponto importante para a montagem do gerador eólico é a eficiência da hélice. Conforme ilustra a figura 7, ela pode ser elaborada com os mais diversos materiais alternativos como papelão, madeira ou plástico. Evidentemente, a opção papelão não serve para o caso em que você vá instalar o gerador fora de sua casa.
Mais energia, com uma hélice maior pode ser obtida com um dínamo de bicicleta. No entanto, lembramos que para alimentar circuitos eletrônicos é preciso contar com um regulador de tensão. Os circuitos sensíveis podem sofrer danos com as variações de tensão que ocorrem quando o gerador tem sua velocidade alterada.
Também é preciso observar que, para obter mais energia a hélice deve ser maior e a força necessária para sua movimentação aumenta proporcionalmente.
Simulador de Gerador Alternativo
O baixo rendimento dos pequenos motores de corrente contínua como geradores levou o Professor Eduardo Pinho Prado a elaborar uma interessante alternativa para demonstrar o princípio de funcionamento dos geradores. O que ele fez foi ligar o pequeno motor de corrente contínua num SCR para acionar uma lâmpada. Assim, na verdade, quem fornece energia para a lâmpada é a rede de energia, e o motor usado como dínamo simplesmente controla essa energia com a energia que ele próprio gera, conforme mostra a figura 8.
Basta então uma pequena força atuando sobre o motor para que a pequena energia gerada acione o SCR e a lâmpada acenda. É claro que a energia que vai para a lâmpada não é a energia gerada pelo motor, mas para efeitos demonstrativos os efeitos são equivalentes, se não entrarmos em detalhes sobre o princípio de funcionamento da parte eletrônica.
Então, a maquete da usina hidroelétrica montada pelo Professor Edú do Colégio Mater Amabilis funciona justamente segundo este princípio. Para os leitores interessados vamos transpor o circuito do professor Edú para o caso de um gerador eólico e dar também a nossa versão com transistores para a mesma aplicação.
O Gerador com SCR
Na figura 9 temos o circuito do sistema simulador usando um SCR e acionando uma lâmpada (ou mais) incandescentes comuns. Na figura 10 vemos a montagem do circuito tendo por base uma ponte de terminais isolados. Para lâmpadas até 40 W o SCR não precisa de radiador de calor. O SCR deve ser sufixo B se a rede for de 110 V, e sufixo D se a rede for de 220 V. Ao experimentar o circuito, verifique o sentido de rotação do motor que provoca o acionamento do SCR. Se ao girar o motor nada acontecer, inverta os fios de ligação do motor.
Na instalação é conveniente que o circuito eletrônico com o SCR fique oculto, para que a explicação sobre a conversão de energia possa ser dada sem que tenhamos de explicar que se trata de uma simulação.
O Gerador Transistorizado
Uma possibilidade mais simples de se ter o acionamento de LEDs, lâmpadas ou mesmo um rádio é a que faz uso de um circuito transistorizado, conforme exibe a figura 11. Neste caso, a tensão gerada pelo motor, que funciona como dínamo, serve para polarizar o transistor de potência saturando-o. Ao conduzir, o transistor faz com que a carga seja alimentada. No projeto mostrado na figura 11 usamos uma lâmpada de 6 V, mas outros tipos de cargas com correntes até 100 mA podem ser alimentadas, se pilhas comuns forem utilizadas. Veja que neste circuito também temos uma simulação do gerador, e que, se possível o circuito eletrônico deve ficar oculto, conforme exemplifica a figura 12. A montagem do circuito transistorizado é mostrada na figura 13 tendo por base uma pequena ponte de terminais.
Na montagem, tenha cuidado em observar a posição correta do transistor e a polaridade do suporte de pilhas. Os fios de conexão à lâmpada podem ser soldados diretamente na sua rosca, como fizemos, mas é preciso ter habilidade nesta operação. Se a solda se negar a “pegar”, raspe o local com um estilete.
Transistores equivalentes ao TIP31 como o BD135 e o BD137 podem ser usados. Apenas lembramos que esses componentes têm pinagens diferentes dos TIP31.
Para testar o gerador, verifique qual é o sentido de rotação do motor que provoca o acendimento da lâmpada. Depois, é só acoplar a hélice ou roda d’água para fazer sua usina experimental para demonstrações.
O que explicar
O conceito de que energia não pode ser criada e nem destruída é fundamental no estudo de ciências. A transformação dos diversos tipos de energia disponíveis na natureza em energias aproveitáveis pelo homem também é assunto de grande importância no ensino de nível fundamental e médio.
Assim, levar aos alunos ideias de como podemos aproveitar formas de energia disponíveis na natureza e não poluentes resulta em assunto cuja discussão ampla é de grande valia para a sua formação e também pode levar a experimentos que fixam os conceitos envolvidos de forma bastante eficiente.
Os experimentos que descrevemos envolvendo energia alternativa como o vento (eólica), as marés e a própria força das águas (que já é aproveitada) mostram então toda a sua utilidade, atendendo assim muitas das recomendações dos PCNs.
Cabe aos professores elaborar o modo como os experimentos descritos podem ser incluídos como assunto transversal de suas disciplinas, enriquecendo-as com o uso de uma tecnologia moderna que, no entanto, está ao alcance de todos.
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