Observações Científicas: Descrição da Invenção (Gerador de Energia a partir de Capacitores Variáveis

Essa invenção se fundamenta no fenômeno de eletrização e neutralização de uma esfera através do processo de indução eletrostática. Esse fenômeno se dá em cinco etapas:

Na primeira etapa, conforme a Figura 1, temos o corpo neutro (a esfera A) que recebe o nome de induzido e o corpo eletrizado (a esfera B) que recebe o nome de indutor.

Figura 1 - A esfera A neutra e a esfera B com carga positiva

Na segunda etapa, conforme a Figura 2, vemos que ao aproximar a esfera A da esfera B, a carga positiva da esfera B atrai as cargas negativas da esfera A e repele as positivas desta, causando uma separação de cargas.

Figura 2 - Ao aproximar a esfera A da esfera B, ocorre uma separação de cargas na esfera A

Na terceira etapa, conforme a Figura 3, acontece o aterramento da esfera A e as cargas positivas da esfera A, repelidas pela proximidade da esfera B, escoam para o aterramento, onde o potencial elétrico é neutro.

Figura 3 - A esfera A é conectada ao aterramento para que as cargas positivas escoem para a terra

Na quarta etapa, o aterramento da esfera A é desligado ainda na presença da esfera B e posteriormente a esfera B é separada da esfera A, ficando esta última carregada com carga negativa, conforme ilustra a Figura 4:

Figura 4 -A esfera A é desligada do aterramento e afastada da esfera B

Na quinta etapa, de acordo com a Figura 5, estando a esfera A distante da esfera B, o aterramento da esfera A é religado e as cargas positivas retornam para esta, restaurando o seu estado neutro inicial.

Figura 5 - Distante da esfera B, o aterramento da esfera A é religado e ocorre a neutralização

Baseado nesse fenômeno, este gerador funciona através de dois grandes capacitores variáveis nos quais uma das armaduras fica constantemente carregada enquanto a outra é ligada ao aterramento, passando pelo primário de um transformador, produzindo no secundário uma quantidade de energia elétrica disponível para o consumo, conforme esquema abaixo:

Figura 6 – Esquema elétrico do gerador em funcionamento

Apesar de as palavras “indutor” e “induzido” serem normalmente usadas, dentro do ramo da elétrica, para referir-se a motores a indução, escolhi adotar aqui essa mesma nomenclatura para diferenciar a armadura que fica com carga constante (o indutor) da armadura que se carrega e se descarrega continuamente (o induzido).

O indutor, representado na Figura 7, é formado por 62 discos divididos em duas pilhas:

Figura 7 - As duas pilhas de discos que compõem o indutor

Cada disco do indutor possui três setores de coroa circular, feitos de folha de alumínio, revestidos de resina de poliéster, como demonstra a Figura 8.

Figura 8 - Vista superior de um dos discos do indutor

O indutor tem a função de produzir um fluxo de cargas no induzido formado por 192 fatias divididas em 9 pilhas, conforme a Figura 9:

Figura 9 - Os dois grupos (cada um com três pilhas de fatias) que compõem o induzido

Próximo ao conjunto indutor-induzido, foi colocado um desumidificador de ar (ilustrado na Figura 10) para aumentar o rendimento dos capacitores:

Figura 10 - Localização do desumidificador de ar

Pela necessidade do uso de alta tensão neste projeto, foi desenvolvido um interruptor específico, ilustrado na Figura 11:

Figura 11 - Um dos interruptores de alta tensão

Esse interruptor é composto de um cano de pvc de 200mm, vazado por uma barra roscada envolta em outro cano de pvc de diâmetro menor que possui presa em suas extremidades arruelas simples, limitadas por porcas e contra-porcas, conforme a Figura 12:

Figura 12 - Visão superior de um dos interruptores de alta tensão evidenciando o seu mecanismo interno

Essas arruelas descansarão em um anel de madeira que contém terminais feitos de fita de cobre, conforme a Figura 13:

Figura 13 - Contato do interruptor de alta tensão

Estes interruptores são colocados em uma estrutura de madeira, ilustrada na Figura 14:

Figura 14 - Uma das estruturas de madeira que sustentam os interruptores de alta tensão

Também por trabalharmos com alta tensão, a movimentação desses interruptores é realizada através de pequenos motores (ilustrados na Figura 15) que ficam em um patamar acima dos interruptores.

Figura 15 - Motores que acionam os interruptores de alta tensão

O projeto conta com uma ponte de diodos. Esta é envolvida em uma camada de poliéster de maneira a isolá-la, evitando um curto circuito por arco elétrico, conforme a Figura 16:

Figura 16 - Ponte de diodos de alta tensão revestida por resina de poliéster

Essa ponte é fixada através de uma abraçadeira de madeira, representada na Figura 17:

Figura 17 - Abraçadeira de madeira que faz a fixação da ponte de diodos

Na Figura 18, temos uma visão geral do circuito elétrico:

Figura 18 - Visão geral do circuito elétrico

Os motores que giram os interruptores de alta tensão são ligados em um painel instalado a dez metros de distância, representado na Figura 19:

Figura 19 - Painel elétrico instalado a dez metros de distância do gerador

Para realizar a carga do indutor, utilizaremos um dispositivo que ficará posicionado embaixo do indutor e deslizará verticalmente, representado na Figura 20:

Figura 20 - Dispositivo de madeira para injetar a carga no Indutor

Este dispositivo terá uma corrediça telescópica em uma das laterais, conforme a Figura 21:

Figura 21 - Corrediça telescópica em uma das laterais do dispositivo que injeta carga no indutor

Na outra lateral, terá uma barra roscada com chaves de fim de curso e um motor para rotacioná-la, conforme a Figura 22:

Figura 22 - Barra roscada com chaves de fim de curso e um motor para rotacioná-la

Após acionarmos o mecanismo acima citado, é necessária a seguinte sequência de ligações, conforme a Figura 23: interruptor 1 desligado; interruptor 2 ligado; interruptor 3 ligado, interruptor 4 ligado; interruptor 5 desligado; interruptor 6 desligado.

Figura 23 - Sequência de ligações para injetar carga no indutor

Depois de realizadas essas ligações, energizaremos o primário do transformador com 220v através da rede elétrica local. Podemos visualizar essa operação através da Figura 24:

Figura 24 - Processo de carregamento do indutor

Após 10 minutos, desligaremos a energia da rede e iniciaremos o processo de produção de energia fazendo outra sequência de ligações, ilustrada na Figura 25: desligamos o interruptor 3; desligamos o interruptor 4; desligamos o interruptor 2; mantemos o interruptor 5 desligado; ligamos o interruptor 1; ligamos o interruptor 6.

Figura 25 - Sequência de ligações para colocar o gerador em funcionamento

Por fim, ligamos o motor que movimenta o sistema de roldanas acoplado ao indutor, representado na Figura 26:

Figura 26 - Sistema de roldanas para rotacionar o indutor

Na Figura 6, temos o esquema elétrico do gerador em funcionamento:

Figura 6 – Esquema elétrico do gerador em funcionamento

Para descarregá-lo, primeiro desligaremos o motor que movimenta o indutor. Com o sistema parado, acionaremos apenas o interruptor 5 para escoar a carga do gerador para o aterramento, conforme a Figura 27:

Figura 27 - Esquema elétrico para descarregar o gerador

Nas Figuras 28 e 29, temos uma visão geral da parte interna da invenção:

Figura 28 - Visão da parte interna do gerador

Figura 29 - Visão da parte interna do gerador

Para abrigar o gerador foi colocado um revestimento de madeira e vidro, conforme ilustra a Figura 30:

Figura 30 - Revestimento externo do gerador

Pelo fato de a madeira ter baixo custo, boa isolação elétrica e ser de fácil manuseio, o projeto é estruturado em um esqueleto de madeira, conforme a Figura 31: