Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um sistema de geração de energia eletrica que compreende um gerador elétrico acoplado a um motor elétrico— controlado por um inversor de frequência— através de um eixo que inclui ou conforma pelo menos uma estrutura sólida concêntrica.

Descrição do Estado da Técnica

Os geradores e alternadores convencionais necessitam de pelo menos um motor de combustão acoplado para o seu funcionamento em rotação e torque para a geração de energia elétrica. De forma exemplificativa, o documento PI9102642-3 descreve um gerador autoexcitado síncrono com motor injetado em cobre ou alumínio. Tais geradores são utilizados de forma acoplada a um motor de combustão Interna que possui meios que permitem que o gerador opere na faixa de rotação mais adequada do motor.

Atualmente, os geradores conhecidos para gerar eletricidade a uma frequência desejada geralmente se comportam a uma rotação definida, ou seja, 1800 rpm 60 Hz, 1500 rpm 50 Hz. Tais geradores e alternadores convencionais apresentam um alto consumo de energia no momento da partida e o consumo de energia elava consideravelmente.

Os geradores são equipamentos destinados à produção de energia elétrica, são fontes alternativas de energias, e existem em diversas formas e tipos. Os diferentes tipos de geradores incluem, por exemplo, geradores elétricos, portáteis, geradores eólicos, geradores de emergência e geradores VD. Cada tipo tem uma função específica e podem ser alimentados, por exemplo, com gás propano, gasolina, gás natural e óleo diesel. Todas essas formas de energia são usadas como força inicial para abastecer os geradores, contribuindo para o aquecimento global e agredindo o meio ambiente.

Um gerador totalmente elétrico não polui. Porém, quando se utiliza um motor elétrico, a potência do motor é superior à potência do gerador. Assim, o consumo de energia para gerar energia com gerador alternador elétrico através de motor elétrico é maior que a potência a ser gerada, porque para produzir a força de tração seria necessário que o motor consumisse mais energia do que o gerador gera.

Sumário da Invenção

A presente invenção trata de um sistema de geração de energia elétrica que compreende um inversor de frequência trifásico, um motor elétrico trifásico, um gerador alternador e um eixo que inclui ou conforma pelo menos uma estrutura sólida concêntrica disposta entre o motor elétrico e o gerador. Tais elementos, adequadamente dispostos, permitem que o conjunto opere em rotação e força de tração adequadas ao funcionamento do motor elétrico, que aciona o gerador com economia de consumo de energia para geração, sem perda considerável de potência gerada e corrente de saída.

Obietivos da Invenção

Tendo em vista os problemas descritos e com o intuito de superá-los, é proposto um sistema de geração de energia elétrica que é alimentado por energia elétrica.

O custo de geração de energia é menor do que o custo dos geradores à combustão, podendo gerar benefícios para médios e grandes consumidores, reduzindo o custo operacional através da economia de energia.

Além disso, quando se gera uma grande quantidade de energia elétrica a partir do consumo de pouca energia elétrica, contribui-se com o meio ambiente e reduz-se o custo de geração.

O custo da geração é reduzido devido à substituição do motor a combustão por um motor elétrico. Assim, a energia de consumo a ser fornecida pela fonte inicial que alimenta o motor é a eletricidade.

Os objetivos da presente invenção são alcançados através de um sistema de geração de energia elétrica que utiliza um eixo que inclui ou conforma pelo menos uma estrutura sólida concêntrica com massa adequada, que, ao girar, face à transferência de inércia de sua massa em deslocamento de rotação, gera energia cinética por meio de uma força centrífuga, potencializando a rotação do motor. Deste modo, o motor passa a ter a força de tração necessária para movimentar o eixo do gerador ligado a uma carga.

O sistema de geração de energia elétrica compreende um inversor de frequência conectado a um motor elétrico para controlar a rotação do motor; e um gerador alternador conectado ao motor elétrico através de um eixo que inclui ou conforma pelo menos uma estrutura sólida concêntrica, disposto entre o motor elétrico e o gerador altemador, sendo a massa do eixo que inclui ou conforma pelo menos uma estrutura sólida concêntrica proporcional à potência do motor elétrico.

A rotação adequada é definida pelo gerador conforme sua tensão e frequência. Para obtenção da rotação adequada é necessário um inversor de frequência que a rotação do motor de baixa ou de alta rotação para a rotação adequada do gerador.

Assim, a potência do motor pode ser até quatro vezes menor do que a potência do gerador elétrico. Desse modo, embora o motor sendo inferior ao gerador, o consumo de energia elétrica consumida pelo motor para a geração cai consideravelmente, ou seja, é consumida pouca energia elétrica e gera-se uma grande quantidade de energia elétrica.

Ademais, a tensão e quantidade de fases do motor e do gerador podem ser iguais ou diferentes entre si.

O sistema de geração de energia da presente invenção permite a utilização de um motor elétrico acoplado, por um eixo que inclui ou conforma pelo menos uma estrutura sólida concêntrica, a um gerador alternador elétrico. O gerador elétrico passa a gerar energia elétrica com baixo consumo de energia elétrica, uma vez que o consumo do motor passa a ser menor, consumindo uma menor quantidade de energia da fonte inicial para girar o eixo do gerador.

A vantagem do motor gerador alternador elétrico da presente invenção em relação aos outros geradores alternadores existentes é a geração de energia elétrica com baixo consumo de energia para realizar trabalho de rotação do gerador trifásico.

O sistema de geração de energia elétrica é de fácil manuseio, já que apresenta uma estrutura compacta. A base de fixação é leve, uma vez que o motor é leve e não utiliza qualquer tipo de tanque de combustível líquido ou gasoso.

O sistema de geração de energia elétrica é silencioso porque o motor e o gerador são elétricos, e também porque o eixo que inclui ou conforma pelo menos uma estrutura sólida concêntrica não produz barulho, já que não sofre atrito intenso.

A presente invenção será descrita a seguir, com auxílio de desenhos, mas que não são absolutamente limitativos, onde podem ser observados outros detalhes e vantagens da presente invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

Figura 1 - uma representação esquemática do sistema de geração de energia elétrica da presente invenção.

Descrição Detalhada dos Desenhos

A figura 1 mostra um sistema de geração de energia elétrica que compreende um inversor trifásico de frequência 1 conectado a um motor elétrico trifásico de alta rotação (2) e um gerador alternador trifásico 8.

O sistema compreende ainda um eixo 4.1 que inclui ou conforma pelo menos uma estrutura sólida concêntrica 7 disposto entre o motor 2 e o gerador 8 para gerar uma força de tração necessária para diminuir o consumo de energia mantendo, total ou parcialmente, a força de tração dos geradores alternadores elétricos fornecida pelo motor elétrico.

A estrutura sólida concêntrica 7 pode ter uma diversidade de formatos, tais como quadrada, retangular, sextavada, redonda, esférica, oval, e estrela e outros.

Em uma modalidade preferencial, o eixo que inclui ou conforma pelo menos uma estrutura sólida concêntrica 7, bem como a própria estrutura sólida concêntrica 7, são construídos em metal resistente, sendo que esta última possui um formato arredondado de uma roda.

Conforme pode ser observado na figura 1, o sistema compreende ainda um eixo de metal 4.1 conectando o motor 2 ao gerador 8, acoplamentos 3.1 e 3.2 que são utilizados para fixar o eixo do motor 2 ao eixo da roda 7 e o eixo da roda 7 ao eixo do gerador 8 e uma base de sustentação e fixação dos equipamentos (9).

As massas do eixo 4.1 e da estrutura sólida concêntrica 7 são proporcionais à potência do motor 2, sendo que a massa da estrutura sólida concêntrica 7 deve ser de sete a nove vezes a massa do eixo 4.1 , sendo preferível oito vezes, sendo ainda mais preferível nove vezes. Desse modo, a cada cavalo vapor - CV do motor elétrico 2, a soma das massas do eixo 4.1 e da estrutura sólida concêntrica 7 deve situar-se entre 5 Kg a 15 Kg por unidade de cavalo-vapor do motor elétrico (2), sendo preferível entre 8 Kg a 12 Kg, sendo ainda mais preferível 10 Kg.

Deste modo, para um motor 2 de 5 CV, a soma das massas da estrutura sólida concêntrica 7 e do eixo de metal 4.1 deve ser de cerca de 50 kg. Considerando que a massa do eixo de metal 4.1 é aproximadamente 1 kg por CV, a massa da estrutura sólida concêntrica 7 será de aproximadamente 9 kg por CV.

O gerador altemador trifásico 8 proporciona economia de energia a ser consumida em trabalho para a geração de energia elétrica, podendo ser configurado com a potência de 10 KVA até 300 KVA do tipo monofásico, bifásico ou trifásico, podendo ser superior ou inferior a estas potências.

Em uma modalidade preferencial, o sistema utiliza um motor elétrico 2 de alta rotação para trabalhar em baixa rotação. O inversor controla a rotação do motor 2 até atingir a rotação e frequência ideal do sistema, que são determinadas obedecendo a rotação e a frequência do gerador 8, que pode ser de 50 hertz ou 60 hertz, dependendo da tensão desejada. Somente quando o sistema atinge a tensão ideal é que a energia é liberada para consumo, através de um comando elétrico ligado na saída do gerador 8, ou seja, o comando só libera energia quando o gerador 8 atingir a rotação, frequência e tensão adequadas para alimentação das cargas, evitando subtensão e sobretensão.

Na fixação do eixo 4.1 utiliza-se rolamento 6.1 e 6.2 e mancai 5.1 e 5.2. O eixo 4.1 pesa cerca de 1 kg por CV/HP em relação à potência do motor, para que haja uma transferência de inércia adequada.

Em uma modalidade preferencial, o roda de metal 7 pesa cerca de 9 Kg por CV/HP em relação à potência do motor elétrico para que haja a transferência de inércia adequada.

Na modalidade preferencial, o motor elétrico pode ser de corrente contínua ou corrente alternada e é controlado através de inversor de frequência 1 , que reduz o consumo de energia na partida do motor e controla a rotação da geração (podendo ser substituído por qualquer outro equipamento similar com a potência de 10 KVA até 300 KVA, monofásico, bifásico ou trifásico).

Em uma segunda modalidade preferencial, o gerador (8) possui uma potência de 10 KVA até 300 KVA.

Tendo sido descrito exemplos de concretizações preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.