Atualmente, boa parte dos aparelhos elétricos e eletrônicos funciona operando com dois ou mais geradores. Isso pode ser observado com facilidade em qualquer equipamento que utilize pilhas: em praticamente todos os casos, usa-se duas ou mais pilhas. Dizemos então que, nesses casos, são feitas associações de geradores.
Isso ocorre porque cada circuito elétrico demanda uma determinada quantidade de corrente para que funcione, e desse modo precisa ser submetido a uma maior tensão elétrica, criando maior diferença de potencial (ddp). Conseguimos isso realizando uma associação de geradores.
Associação em série
Os geradores podem ser conectados em série num circuito, ou seja, um em seguida do outro. Para isso, é necessário que o pólo positivo de um esteja conectado ao pólo negativo de outro, e assim sucessivamente, até o último deles. Desse modo, o caminho percorrido pela corrente elétrica é apenas um, como na ilustração.
Essa configuração é necessária quando o circuito precisa, para funcionar, de maior tensão elétrica em seus terminais. Por essa razão muitos os aparelhos, como controles de TV, possuem uma orientação para a colocação das pilhas. Como o circuito exige que elas estejam em série, há uma posição específica em que devem estar para conectar um pólo positivo de uma ao pólo negativo do outro, e em seguida aos terminais do circuito.
Numa associação de geradores em série, a força eletromotriz do grupo é igual à soma εE das forças eletromotrizes de cada gerador. Do mesmo modo, a resistência total da associação é uma soma das resistências de cada gerado, totalizando rE.
Para determinar a tensão elétrica U equivalente, precisamos subtrair da força eletromotriz equivalente a corrente (vezes a resistência equivalente):
U = εE – rE · i (I)
E, como a corrente é constante e tanto a resistência como a força eletromotriz da associação de geradores são simples somatórias, podemos concluir que a tensão elétrica U do circuito é simplesmente a soma das tensões elétricas de cada gerador.
U = U1 + U2 + U3 + U4
Com base na equação dos geradores, temos:
U = ε1 – r1·i + ε2 – r2 · i + ε3 – r3 · i + ε4 – r4 · i
U = ε1 + ε2 + ε3 + ε4 – i · (r1 + r2 + r3 + r4) (II)
Comparando as equações I e II, podemos concluir que:
e
No caso de n geradores iguais de força eletromotriz ε e resistência interna r associados em série, teríamos:
e
Um inconveniente desse tipo de associação é o aumento da resistência. Como as resistências internas de cada gerador acabam sendo associadas em série, a resistência interna do gerador equivalente é dada pela soma destas.
Associação em paralelo
Como ocorre com outros componentes elétricos, como resistores e capacitores, geradores também podem ser ligados em paralelo. Quando estão ligados em paralelo, os pólos positivos dos geradores se conectam um ao outro e o mesmo ocorre com os pólos negativos. Como na gravura, o circuito vem, por exemplo, pelo lado em que se conecta aos pólos negativos dos geradores, passa através deles e sai junto com os pólos positivos interconectados.
Na prática, devemos associar em paralelo apenas geradores idênticos. Se não o fizermos, dependendo da relação entre as forças eletromotrizes, um gerador pode acabar consumindo a energia de outro.
Os pólos positivos estão conectados entre si e o mesmo ocorre aos pólos negativos. na saída da associação de geradores, a corrente i fornecida por cada um resulta numa corrente total de 3i.
Utilizamos esta configuração quando o circuito necessita, no seu funcionamento, de uma corrente elétrica maior do que aquela fornecida individualmente por cada gerador.
Ao associarmos os geradores em paralelo, teremos como resultado um gerador equivalente que apresenta a mesma fem dos geradores. A resistência interna equivalente depende do número de geradores associados. Neste caso apresentado, temos:
e
No caso da associação em paralelo de n geradores idênticos, teríamos:
e
O inconveniente de associá-los em paralelo ocorre no caso de geradores diferentes. Com geradores diferentes, e com forças eletromotrizes distintas, podemos levar um dos geradores a consumir energia do outro.
Na associação em paralelo, a perda da energia dissipada na resistência dos geradores é menor (ao contrário da ligação em série). Cada gerador fornece uma corrente menor, o que eleva o rendimento da associação como um todo.
C. Associação mista
As associações mistas na verdade são circuitos mais complexos que apresentam tanto geradores ligados em série quanto ligados em paralelo. As operações e a conta é a mesma, e bastará analisar isoladamente cada associação no circuito para atingir uma resultante.
Por: Carlos Artur Matos
