Neste post eu vou falar sobre o funcionamento das usinas hidrelétricas. O princípio de funcionamento é simples, mas há mais coisas por trás de uma usina hidrelétrica.
Princípio de funcionamento
Usa-se a lei da indução de Faraday, a variação de um campo magnético em uma bobina cria uma tensão induzida nos terminais da bobina.
\varepsilon =-N\frac{d\phi }{dt}
\varepsilon é a tensão induzida, N é o número de espiras e \frac{d\phi }{dt} é a variação do fluxo magnético no tempo. Esta equação mostra que mais espiras e fluxo variando mais rápido aumenta a tensão induzida.
O gerador
A água gira a turbina ligada ao eixo de um gerador que é uma máquina elétrica cujo rotor tem vários ímãs permanentes. O estator tem bobinas que vão receber a tensão induzida.
A turbina do gerador geralmente é uma turbina Francis. 60% das usinas hidrelétricas usam este tipo de turbina, pois são muito eficientes e podem operar com um fluxo de 10 a 700 m^3/s e com altura de água de 45 a 400 metros.
As setas verdes mostram o caminho percorrido pela água.
As lâminas das turbinas são aerofólios de modo que em um lado tenha uma pressão baixa e em outro uma pressão alta e cria-se uma força de reação (F_{LIFT}). Esta lâmina tem um formato único de forma que tenha também uma força de impulso quando a água bate na lâmina.
As lâminas em vermelho montadas na turbina.
O Transformador
O transformador ligado nos terminais do estator deve ser um elevador para transmitir energia elétrica em longas distâncias. Aqui é um exemplo de transformador elevador para usinas hidrelétricas.
Para saber mais sobre transformadores e seus vários tipos, clique nos botões abaixo.
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A Represa
A represa é necessária para controlar o fluxo de água de um rio para a usina hidrelétrica. Primeiro deve-se cavar trincheiras para desviar o curso de um rio. Depois coloca-se a fundação da represa e adiciona-se concreto. Deve-se tirar as trincheiras depois que a represa estiver pronta.
A represa deve ter uma porta de controle e um duto para conduzir a água para a turbina.
