FONTES OU GERADORES DE CORRENTE CONSTANTE

Podemos definir fontes de corrente constante como sendo dispositivos capazes de fornecer uma corrente de valor constante a qualquer carga, desde um circuito aberto (carga infinita) até um curto-circuito (resistência de carga zero).

Um gerador de corrente constante ideal, na prática, não existe. O que existe é o gerador de corrente real, possuindo certas limitações, e sendo capaz de manter constante a corrente nos terminais da carga, dentro de uma faixa de variações desta referida carga.

As figuras 2-3 e 2-4 ilustram os dois tipos de geradores, que acabamos de mencionar. Naturalmente, trata-se de uma representação simbólica.

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

Figura 2-3 Gerador de corrente ideal

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

88 O gerador de corrente ideal teria uma altíssima resistência interna (idealmente infinita). Um gerador de corrente real compõe-se de um gerador ideal em paralelo com sua resistência interna.

Outro símbolo muito empregado para as fontes de corrente constante é o da figura 2-5.

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

Figura 2-5 Representação simbólica de um gerador de corrente real

Um gerador de corrente constante prático é, portanto, aquele capaz de estabilizar a corrente em uma carga que varia dentro de uma grande faixa de valores.

Queremos chamar a atenção dos nossos leitores, para o seguinte: embora o assunto em pauta não se trate propriamente de geradores de corrente constante e geradores de tensão constante, achamos por bem, dar alguns conceitos básicos, os quais julgamos de grande utilidade para que, juntando aos demais assuntos que se seguirão, nos deem uma melhor ideia daquilo que pretendemos expor.

Na prática, os geradores de corrente podem assumir diversas configurações. O que vemos aqui, entretanto, serão alguns circuitos de caráter puramente didáticos. Ocorre que, como no caso dos geradores de tensão, os geradores de corrente constante, na prática, envolvem dispositivos semicondutores, tais como: transistores, diodos, zener, etc. Uma análise, agora, destes circuitos, estaria fora de nossas cogitações iniciais. O leitor poderá ter uma noção bem melhor de fontes de corrente constante (fontes práticas), no assunto referente a dispositivos semicondutores.

Conhecemos pelo circuito da figura 2-6.

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

89 O circuito da figura 2-6 é constituído de um gerador de tensão, que tem conectado um resistor em série. Este dispositivo se aproxima relativamente bem de um gerador de corrente constante.

A bateria apresenta uma resistência interna muito baixa. Nós levamos em conta o valor dessa resistência interna.

Mas é necessário levarmos em conta a resistência interna do conjunto, ou seja, do nosso gerador. Consideraremos essa resistência, a título de exemplo, como sendo igual a 90 KΩ (Ri = 90KΩ).

Agora, vamos supor que uma carga foi ligada ao nosso gerador. Esta carga é representada por RL, que neste exemplo assume um valor inicial de 0 (zero) Ω, conforme nos mostra o circuito da figura 2-7.

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Figura 2-7 Circuito simplificado de um gerador de corrente constante, com a saída em curto-circuito.

Conforme vemos na figura 2-7, o valor da corrente que circula na carga, pode facilmente ser obtido pela lei de OHM:

Agora, substituamos RL (0 Ω), por que uma RL de 90 Ω. Aplicando a lei de OHM, teremos:

Observemos o circuito da figura 2-8.

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

90 Calculando, então, a corrente, temos i = 0,0999 mA. Este valor mudou pouco, em relação ao anterior (0,1mA).

Para fins práticos, dizemos que a corrente praticamente se manteve constante.

Aumentemos novamente nossa resistência de carga, agora de 10 de vezes (RL = 9V 900 Ω). Aplicando a fórmula teremos i 0,099mA, que também é um valor bem próximo de 0,1mA.

Se quisermos calcular o erro quando utilizarmos a RL de 90 Ω a de 900 Ω, em relação à corrente obtida para a condição de curto-circuito, é só utilizarmos a seguinte fórmula:

Para fixarmos melhor esta nossa sequência de raciocínio, observemos a tabela da figura 2-9.

Fonte: IAC – Instituto de Aviação Civil – Divisão de Instrução Profissional

Figura 2-9 Percentagem de erro da corrente de carga, em função de RL e em relação a corrente de curto-circuito.

Se usarmos a fórmula, seguindo os dados da tabela da figura 2-9, vamos notar que, no caso do 90 Ω, o erro é de 0,1% enquanto que com RL igual a 900Ω temos 1% de erro. Entretanto, se aumentarmos a carga para 9k Ω, a corrente será 0,0909 mA, que corresponde a um erro de 9,1%.

É importante observarmos que com uma RL de até 900 Ω, seu valor é bem pequeno quando comparado ao valor de Ri (90 k Ω). Neste caso, a variação de corrente entregue pelo gerador se situa em 1%.

Com isso, podemos facilmente deduzir que um bom critério para se obter uma fonte de corrente constante, é fazer com que sua resistência interna seja, no mínimo, 100 vezes o valor da maior carga a ser utilizada. Isto nos assegura um erro máximo de 1%.

É importante observarmos, aqui, que não é o valor absoluto da resistência interna do gerador, que irá qualificá-lo como um "bom" gerador de corrente, e sim sua resistência interna (Ri) comparada à resistência de carga RL.

91 Ainda, com referência aos dados da tabela, podemos observar que, se quiséssemos utilizar uma RL = 9K Ω, teríamos que dispor de uma Ri = 900 KΩ m no mínimo. Entretanto, para que a corrente fosse mantida em 0,1 mA, necessitaríamos de uma fonte de 90 V, o que nos levaria a uma solução não muito prática.

Queremos lembrar, aqui aos nossos leitores, que qualquer circuito capaz de manter uma corrente constante, independentemente do valor da carga (dentro de certos limites) estará sendo representado por um circuito chamado "Equivalente de Norton".

Este será, portanto, nosso gerador de corrente constante. A exemplo do "Equivalente de Thévenin", o "Equivalente de Norton" encontra muita aplicação na resolução de circuitos considerados complexos, conforme veremos mais tarde nesse assunto referente a análise de circuitos.