Transferência Indutiva de Potência

Pouco após a consolidação do eletromagnetismo, já existia o desejo de poder realizar transferência de energia sem fio. Talvez você não saiba, mas com certeza não será surpresa alguma que Nikola Tesla esteja envolvido nessa história. Foi ele um dos inventores dos motores de indução que, na teoria, é um circuito igual ao de um transformador. Na sua tentativa de criar uma forma de prover energia sem o uso de fios, acabou criando a Bobina de Tesla. Ao longo dos anos fez experimentos com circuitos de radiofrequências que podiam transmitir energia a pequenas distâncias – estes utilizados até hoje, com algumas variações, em televisões e dispositivos de rádio.

Hoje em dia temos 4 principais formas de realizar essa transferência. As duas primeiras são interessantes para aplicações a longas distâncias, mas não podem transferir grandes quantidades potência.

• Microondas, que durante os anos 1970 foram estudadas pela NASA como forma de transferir energia do espaço para a Terra.
• Laser, que tem como uma das vantagens não produzir interferências em demais circuitos de radiofrequência
• Acoplamento Capacitivo – baseada num campo elétrico variante entre placas condutoras: a primeira delas, estacionária e a segunda com liberdade de movimento. Por exigir elevadas tensões, pode resultar em uma descarga de corona, cujo principal efeito negativo é a perda de potência).
• A última delas é a transferência indutiva de potência (TIP).

A TIP é conhecida por literalmente todas as pessoas que tiveram contato com a civilização. É só você olhar pela sua janela para o primeiro transformador de poste que você vir. Estes são classificados como sistemas fortemente acoplados, devido à utilização de materiais ferromagnéticos no seu núcleo para maximizar o aproveitamento das linhas de campo magnético. Além disso, não tem mobilidade alguma envolvida. Nossa vida não seria da forma que é se não fosse pela existência deles. Ao desacoplar dois circuitos de forma física – estando conectados apenas de forma magnética, eles podem facilmente variar as tensões que chegam à nossa casa (127 ou 220V) para as de distribuição (geralmente 13,8kV).

No entanto, esses transformadores apresentam algumas limitações. Devido ao tamanho ou preço deles, não podemos ter um desses em qualquer lugar. Uma forma mais recente de TIP é a classificada como fracamente acoplada. Ao eliminarmos o núcleo ferromagnético, reduz-se o acoplamento, porém obtém-se liberdade de mobilidade espacial. Nessa hora você deve se perguntar “Mas será que vale a pena?”, “Como você compensa não ter um núcleo ali?”.  Para compensar o baixo acoplamento, o primário (emissor) deve ser alimentado por correntes de frequência na ordem das dezenas de kHz. Como a indutância varia proporcionalmente com a frequência, a mútua também o fará. As altas frequências também criam uma série de outras considerações como o efeito de proximidade e o efeito pelicular, mas isso é conversa para outro dia.

Sabendo do funcionamento básico da TIP, resta saber que no lado secundário haverá um conversor para converter a corrente alternada em contínua e podermos carregar a bateria de qualquer carga acoplada, como carros elétricos, celulares ou até mesmo um submarino.

Matéria por Esteban Aguilar

Gostou do conteúdo? Clica na logo para muito mais!