BR102013030975A2

BR102013030975A2 - alternador sem escovas de alta performace

Info

Publication number: BR102013030975A2
Application number: BR102013030975A
Authority: BR
Inventors: Sidarta Fornari Beltramin
Original assignee: Zeit Comércio E Montagem De Equipamentos Eletrônicos Ltda
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2015-11-03
Also published as: IN2014DE03403A; CN104682652A

Abstract

alternador sem escovas de alta performance. a presente invenção trata de um alternador do tipo sem escovas, o qual possui alta performance e pode ser aplicado em diversas áreas, tais como geradores de energia de pequeno porte até usinas hidrelétricas. o alternador sem escovas de alta performance objeto da presente invenção é especialmente adequado para aplicações em locomotivas de trens.

Description

"ALTERNADOR SEM ESCOVAS DE ALTA PERFORMANCE" Campo da Invenção A presente invenção trata de um alternador do tipo sem escovas, o qual possui alta performance e pode ser aplicado em diversas áreas, tais como geradores de energia de pequeno porte até usinas hidrelétricas. O alternador sem escovas de alta performance objeto da presente invenção é especialmente adequado para aplicações em locomotivas de trens.

Histórico da Invenção Como se sabe, alternador é um gerador de corrente elétrica, ou seja, é um dispositivo que tem como função transformar energia mecânica em energia elétrica. Seu funcionamento está intimamente relacionado ao principio da indução eletromagnética, onde a corrente elétrica flui através de um rotor, criando um campo magnético que induz a movimentação dos elétrons nas bobinas do estator, resultando em uma corrente alternada. Em aplicações automotivas, o alternador é movido por uma correia e necessita de uma determinada rotação para começar a gerar eletricidade. Essa rotação varia de modelo para modelo de veiculo.

Um alternador é composto por um estator e vim rotor, funcionando com a indução eletromagnética, ou seja, a corrente elétrica flui através do rotor, criando um campo magnético que induz a movimentação dos elétrons nas bobinas do estator, resultando em corrente alternada. Ressalta-se, no entanto, que a intensidade dessa tensão/corrente não é constante e que a cada volta de 3 60 graus, o ciclo da tensão se repete. Por esse motivo, numa volta uniforme consegue-se uma alteração periódica da tensão, que pode ser representada como onda senoidal, com meia-onda positiva e meia-onda negativa. Para que seja possível controlar a tensão e a corrente, o campo magnético é produzido por ímãs permanentes e por bobinas indutoras alimentadas com corrente contínua controlado por um regulador de tensão.

As escovas são o único meio possível para se fazer as ligações entre o rotor e o estator, uma vez que o rotor gira. Os contatos elétricos se realizam entre as escovas fixas e um anel coletor disposto no veio de rotor. As escovas podem ser construídas em carvão ou de ligas metálicas antidesgaste. O anel coletor é construído em cobre ou bronze. Estes materiais pretendem ter boas características de condução elétrica e também de resistência ao desgaste pela fricção e pelas faíscas resultantes do funcionamento regular.

Esse tipo de alternador, apesar de ter um tempo de resposta muito boa para cargas transientes, por exemplo, roda de deslizamento em locomotivas, requer o provimento de escovas (anéis coletores), o que torna sua construção cara e requer uma maior dimensão em seu tamanho. Além disso, geralmente solicita uma corrente de alta no campo para controlar, o que significa uma fonte de alimentação externa, com alta capacidade de corrente, e principalmente requer alguma manutenção.

Alternadores do tipo sem escovas resolvem boa parte desses problemas. São bem conhecidos da técnica, por exemplo, pela patente US 3,4 01,3 28 de E.C. Hartung, a qual faz abordagem bastante didática e precisa sobre esse tipo de alternador, seus efeitos e vantagens em relação aos tradicionais modelos providos de escovas. Esta topologia é largamente utilizada na produção de energia devido à ausência de manutenção. Porém, para transientes, por exemplo rodas de deslizamento de locomotivas de trens, essa topologia se comporta muito ruim, tendo uma resposta muito lenta e tornando impraticável sua adoção. Até o momento, os alternadores do tipo sem escovas ainda apresentam essa baixa performance em relação aos alternadores normais contendo escovas.

Objetivos da Invenção É, portanto, objetivo da presente invenção prover um alternador do tipo sem escovas que solucione de forma eficaz os problemas acima citados.

Outro objetivo da presente invenção é prover um alternador do tipo sem escovas que mantém a configuração original básica, mas que tenha um desempenho similar ou até maior que um alternador normal do tipo do tipo com escova.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um alternador do tipo sem escovas, de alta performance, especialmente adequado para uso em locomotivas de trens.

Breve Descrição das Figuras O alternador di tipo sem escovas e de alta performance de acordo com a presente invenção poderá ser bem compreendido com o auxílio das figuras em anexo, as quais não devem ser consideradas como limitativas do escopo da presente invenção, pois de uma forma meramente exemplificativa, representam: - Figura 1 - ilustra um esquema geral de um alternador comiam, com escovas, do estado da técnica. - Figura 2 - ilustra uma um esquema geral de um alternador do tipo sem escova do estado da técnica. - Figura 3 - ilustra um esquema geral de um alternador do tipo sem escovas estruturado segundo a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção Conforme esquematicamente ilustrado na Figura 1, um alternador convencional do tipo com escovas compreende basicamente um rotor (1) provido de escovas (2) por onde circula a corrente elétrica (CC) e um estator (3) de onde sai a corrente elétrica (CA) obtida. A Figura 2 ilustra um esquema de alternador do tipo sem escovas, onde se observa o provimento de um excitador auxiliar rotativo (4) no interior do alternador, o qual "amplifica" a corrente de excitação e, desta forma, elimina a necessidade das escovas. Assim, o alternador sem escovas possui um campo de excitação auxiliar (AF) sobre o estator (5) e saída sobre o rotor do gerador (6). A saída é retificada por uma ponte de diodo regular (7), excitando o alternador principal (6) alimentado com alta corrente. A Figura 3 ilustra o alternador sem escovas de alta performance segundo a presente invenção, o qual compreende os mesmos elementos descritos na Figura 2 (aqui não repetidos), porém compreendendo adicionalmente um controlador de corrente (8) interno ao gerador, preferencialmente operado por rádio, disposto de forma a agir diretamente no campo do alternador principal (6). O campo auxiliar (AF) com corrente (II) tem de ser controlado externamente para assegurar que VI seja mantido dentro de certa faixa, suficiente para energizar o controlador de corrente (8) para alimentar a corrente do campo principal (12) . Assim, referido controlador de corrente (8) recebe as informações através de comunicação de rádio a partir de um controlador de tração externo (não mostrado) e aplica uma corrente desejada no campo do alternador principal (12). A configuração do alternador objeto da presente invenção permite manter uma configuração geral do tipo sem escovas, porém com uma alta velocidade de resposta do gerador. O alternador sem escovas de alta performance objeto da presente invenção é especialmente útil para aplicações em locomotivas de trens, porém pode ser usado para outras aplicações onde um alternador sem escovas com alta velocidade de resposta seja necessário.

Claims

1. ALTERNADOR SEM ESCOVAS DE ALTA PERFORMANCE, O qual compreende um excitador auxiliar rotativo (4) no seu interior provendo um campo de excitação auxiliar (AF) sobre o estator (5) e saída sobre o rotor do gerador (6), sendo a saída retificada por uma ponte de diodo regular (7) , excitando o alternador principal (6) alimentado com alta corrente, caracterizado por compreender adicionalmente um controlador de corrente (8) interno ao gerador, preferencialmente operado por rádio, disposto de forma a agir diretamente no campo do alternador principal (6).

2. ALTERNADOR SEM ESCOVAS DE ALTA PERFORMANCE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um campo auxiliar (AF) com corrente (II) é controlado externamente para assegurar que VI seja mantido dentro de certa faixa, suficiente pará energizar o controlador de corrente (8) para alimentar a corrente do campo principal (12).

3. ALTERNADOR SEM ESCOVAS DE ALTA PERFORMANCE, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que referido controlador de corrente (8) recebe as informações através de comunicação de rádio a partir de um controlador de tração externo (não mostrado) e aplica uma corrente desejada no campo do alternador principal (12).

4. ALTERNADOR SEM ESCOVAS DE ALTA PERFORMANCE, de acordo com as reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que é especialmente útil para ser aplicado em locomotivas de trens.