Motor CC

Motor CC
CFP “Eliezer Vitorino Costa”
Introdução
Um motor CC não deveria ser um
mistério para ninguém, pois quase todos,
conscientemente ou não, manipulavam um
brinquedo quando crianças, cuja força
motora era exemplo desses motores.
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Introdução
Obviamente, os motores CC são
alimentados por corrente contínua. Essa
tensão tem por finalidade energizar os
enrolamentos do motor, produzindo polos
eletromagnéticos que forma a força
magneto motriz.
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Aplicação
A principal aplicação do motor CC está
ligada ao controle de velocidade com
necessidade crítica de torque, isto é, motores
de corrente contínua são excelentes escolhas
quando necessitamos de manter um torque
considerável, mesmo variando a velocidade.
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Aplicação
Podemos encontrar motores CC ao
abrir e fechar de vidros, partir um
automóvel, no metrô, robôs, braços
mecânicos, sistemas de abertura e
fechamento de portas, enfim, em uma
infinidade de aplicações.
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Princípio de Funcionamento
Para demostrar o princípio de
funcionamento do motor CC, vamos reduzilo a três componentes básicos, que são
bobina, campo magnético fixo e comutador.
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Princípio de funcionamento
Podemos apontar quatro estágios fundamentais para
analisar o funcionamento do motor CC. Além disso, vamos
utilizar uma variante da regra da mão direita para motores para
determinar o sentido de rotação.
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Princípio de Funcionamento
1º Estágio
No primeiro estágio temos a bobina de uma espira
posicionada paralelamente ao campo, totalmente atingida pelo
campo magnético criado pelo ímã fixo. A bobina está sendo
alimentada pelo comutador.
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Princípio de Funcionamento
1º Estágio
Sabemos que essa espira percorrida por uma corrente
elétrica produz outro campo magnético em torno da espira que
causa uma reação da bobina dentro das linhas de força do
campo fixo, determinada pela regra da mão direita para
motores.
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Princípio de Funcionamento
2º Estágio
No segundo estágio a bobina girou no sentido
determinado e está em uma posição em que é pouco atingida
pelas linhas de força, portando não há reação entre o campo
fixo e o da bobina, mas esta continua a girar por ação da força
anterior, até atingir o próximo estágio.
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Princípio de Funcionamento
3º Estágio
No terceiro estágio há uma inversão da posição da
bobina, mas neste caso é que entrou o comutador. Sua função é
manter a corrente circulando sempre em um mesmo sentido.
Com isso temos uma repetição do estágio 1, produzindo o
mesmo sentido de rotação.
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Princípio de Funcionamento
4º Estágio
No quarto estágio temos uma posição intermediária em
que a bobina está inclinada com relação ao campo em um
ângulo de aproximadamente 30º. Esse estágio serve para
comentarmos a ação contínua sofrida pela bobina com a
interação dos campos.
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Princípio de Funcionamento
4º Estágio
Essa ação tem seu máximo no estágio 1 ou 3, e até que
atinja o estágio 2, tem sua força reduzida conforme o aumento
do ângulo, sendo 0 no estágio 2. O motor passa do estágio 2 ao
3, ou do 2 ao 1, pois a força produzida no estágio 1 ou 3 é
suficiente para que ele tenha um deslocamento maior que 90º.
Este é o funcionamento, descrito de forma simples, para
os motores de corrente contínua de um modo genérico.
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Aspectos Construtivos
Os motores CC, em termos de manutenção e peças, são
bastante complexos. Eles exigem conhecimento, habilidade e
um programa de manutenção eficiente.
A melhor maneira de conhecer as partes de uma
máquina CC é visualizando-as.
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Aspectos Construtivos
Uma descrição mínima das partes envolvidas completa
de forma sucinta a apresentação do motor:
1)Estator: este é o nome dado à parte fixa do motor, que pode
conter um ou mais enrolamentos de polo, todos prontos para
receber corrente contínua e produzir o campo magnético fixo. O
enrolamento pode ser chamado de enrolamento de campo.
2)Armadura: é um rotor bobinado cujas bobinas também
recebem corrente contínua e produzem campo magnético.
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Aspectos Construtivos
3)Comutador: garante que o sentido da corrente que circula
nas bobinas da armadura seja sempre o mesmo, garantindo a
repulsão contínua entre os campos do estator e do rotor, o que
mantém o motor girando no mesmo sentido.
4)Escovas: geralmente feitas de liga de carbono, estão em
constante atrito com o comutador, sendo responsável pelo
contato elétrico da parte fixa do motor com a parte girante.
Pode-se deduzir que as escovas sofrem desgaste natural com o
tempo, necessitando de inspeções regulares e trocas
periódicas.
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
Ligar um motor de corrente contínua envolve bom
conhecimento da aplicação que ele vai acionar e do próprio motor. Até
agora temos os enrolamentos de campo no estator (Shunt e série), que
podem ser excitados com uma tensão externa, e o enrolamento da
armadura. A questão é como conecta-los e com qual o objetivo?
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
As bobinas de campo de estator alimentadas produzem
campo magnético no estator cujas linhas cortaram a armadura.
Se houver uma força eletromotriz (FEM) na armadura, ela gira e
suas bobinas atravessam constantemente as linhas de campo
do estator, criando na armadura uma força contraeletromotriz
(FCEM).
Para que o motor gire, devemos fazer com que o
enrolamento da armadura seja atravessado por uma corrente.
Com a máquina em funcionamento podemos calcular a esta
corrente com a seguinte equação:
I = (FEM – FCEM)/R
R = resistência ôhmica do enrolamento da armadura
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
Se aplicar mais FEM, a corrente e a velocidade
aumentaram. Se diminuirmos a FCEM, a velocidade do motor
também aumenta, podendo disparar.
Conclusão: A velocidade em um motor CC está relacionada
com a FEM aplicada à armadura e com a FCEM gerada na
armadura pelo campo magnético do estator cortando a
armadura.
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
Tenha em mente:
• FEM: força relacionada com a tensão aplicada à armadura
responsável pela corrente que circula por ela e que resulta
em força motriz.
• FCEM: tensão induzida na armadura quando esta corta o
campo gerado no estator que se opõe à FEM.
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
Para evitar acidentes e prejuízos desnecessários, vamos
estudar as formas de ligação do motor CC e suas aplicações.
São três os modos de ligação:
1) Motor paralelo (shunt)
2) Motor série
3) Motor combinado (compound)
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
1) Motor Paralelo
Nesse tipo de ligação, tanto a armadura quanto o
enrolamento shunt do estator são ligados com a alimentação.
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
1) Motor Paralelo
Como normalmente a armadura é constituída com fio
mais grosso e menos espiras que o enrolamento shunt do
estator, a armadura consome mais corrente que o estator. O
movimento de rotação e o *torque são resultados da
interação do campo magnético no estator com o campo
magnético na armadura criado pela corrente de armadura.
*Torque = É o produto da força aplicada pela distancia que resulta em um
momento que faz com que um objeto gire em torno de seu eixo (sair da
inércia).
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
1) Motor Paralelo
Como a armadura e o enrolamento shunt estão em
paralelo com a alimentação, se a tensão de alimentação não
variar, podemos esperar uma rotação constante na ponta do
eixo do motor, sem carga. Ao aplicarmos carga a esse motor,
há uma pequena queda na velocidade.
Mantendo o campo shunt, a FCEM induzida na armadura
impede que o motor atinja velocidades perigosas sem carga e
este é o grande atrativo desse tipo de ligação. Se reduzirmos,
através de um reostato, a tensão no enrolamento shunt, temos o
aumento da velocidade de velocidade.
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
1) Motor Paralelo
Deve-se tomar o cuidado de nunca abrir o shunt, sob o
risco de o motor atingir velocidade muito alta, danificando o
motor e impondo riscos desnecessários às pessoas.
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
2) Motor Série
a
Nessa ligação temos o enrolamento da armadura e o
enrolamento série do estator conectados em série e ligados à
alimentação. Estando os dois enrolamentos em série, é certo deduzir
que o campo magnético criado no estator depende da mesma corrente
aplicada ao enrolamento da armadura.
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funcionamento de motores CC
2) Motor Série
Se o motor é ligado sem carga, temos um campo
magnético no estator que depende da corrente absorvida. Se
essa corrente é baixa, o campo magnético induz uma baixa
FCEM na armadura e existe uma velocidade considerável por
conta da corrente e da FEM na armadura. Se aumentarmos a
carga, aumentaremos a corrente de armadura e também o
campo do estator, sofrendo um queda considerável na
velocidade.
Em comparação com o motor shunt, o motor série tem
um excelente torque de partida, mas uma regulação de
velocidade ruim.
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funcionamento de motores CC
2) Motor Série
Conclusão: Quanto maior a corrente, menor a
velocidade, pois tem uma FCEM mais atuante. Se um motor
série parte sem carga, corrente e FCEM baixas, a velocidade
pode ser tão alta que ele se autodestruirá, podendo causar
danos sérios às pessoas.
O motor série é excelente em aplicações em que há alta
carga de inércia, como trens e aplicações com forte tração,
tomando-se o cuidado de operá-lo sempre com carga acoplada.
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
3) Motor composto (Compound)
Com o intuito de combinar o melhor da ligação shunt
com o melhor da ligação série, existe a ligação compound.
Conseguimos a excelente regulação de velocidade do motor
shunt com o excelente torque de partida do motor série.
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
3) Motor composto (Compound)
Motor Composto cumulativo:
O motor é inicialmente conectado como série, mas com
o enrolamento shunt em paralelo com o conjunto “armadura e
enrolamento série”. O enrolamento shunt deve produzir campo
magnético com a mesma direção e sentido ao campo produzido
no enrolamento série. Temos agora um motor com torque alto
na partida, mas com velocidade limitada, e conseguimos que ele
tenha baixa variação de velocidade, mesmo variando a carga.
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funcionamento de motores CC
3) Motor composto (Compound)
Motor composto diferencial:
Algumas aplicações requerem motores que aceitem
queda significativa na velocidade com o aumento da carga.
Podemos adaptar o motor composto para atender a essa
necessidade, ligando o enrolamento shunt de modo a produzir
um campo magnético contrário ao campo magnético do
enrolamento série, reduzindo o campo magnético resultante,
aumentando assim a velocidade, mas sofrendo a queda na
velocidade com o aumento da carga, característica do motor
série.
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
Motor composto diferencial:
Os motores compostos diferenciais têm aplicação pelo
risco de instabilidade. O motor pode disparar sob certas
condições, pois quando a corrente de armadura aumenta com o
aumento da carga, o campo no enrolamento série também
aumenta. Como o campo nesse enrolamento está em oposição
ao campo shunt, o fluxo total é reduzido, consequentemente
temos aumento na velocidade e o motor pode disparar.
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Tipos de ligação e características de
funcionamento de motores CC
Exemplo de aplicação do motor compostos:
Um elevador de carga que utiliza o motor CC opera com
ligação série para subir carga, torque elevado necessário. Para
descer, não havendo necessidade de torque, mas controle de
velocidade, opera com ligação shunt. Quando sem carga ou
carga reduzida, opera com ligação composto.
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Nome da Unidade SENAI
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