exp_8_iemec - Prof. Selmo Bernardo Torquetto

EXPERIMENTO N 8 : Motor Elétrico
Engenharia Mecânica – Disciplina de Introdução à Engenharia - IEMEC
Objetivos: Neste experimento vamos construir um sistema elementar de um
motor de corrente contínua.
Introdução Teórica: Basicamente um motor elétrico é composto por um rotor e
estator conforme mostra o desenho esquemático da figura Fig.2, sendo que o
estator é constituido por imãs permanentes e o rotor é uma bobina de fio de cobre
esmaltado por onde circula uma corrente elétrica.
O princípio de funcionamento se baseia na lei de “Biot-Savart” descreve com
precisão que o campo magnético gerado nas mais diversas distribuições de
corrente elétrica. O caso do fio retilíneo condutor infinito é de particular interesse,
pois foi de grande aplicação nos experimentos do sec XIX, tal fenômeno poderá se
visto na representação da figura Fig.1.
Fig. 1 Representação de Campo Magnético B gerado pela Corrente I
Podemos observar a representação do Campo Magnético B gerado pela
passagem da Corrente I utilizando como representação a regra da Mão Direita,
como podemos ver na Fig. 1A abaixo, ou seja:
Fig. 1A. Regra da Mão Direita
Uma vez que as correntes eléticas produzem campos magnéticos “ Lei de BiotSavart”, essa bobina se comporta como um imã permanente , com os seus
respectivos pólos N (norte) e S (sul) como mostrados na figura Fig.2 a seguir:
Fig.2: Princípio de funcionamento de um motor CC.
A comutação consiste na mudança do comutador, onde as bobinas são ligadas
em série, para a próxima. Durante esta comutação a bobina é momentaneamente
curto-circuitada pelas escovas, o que ajuda a liberar a energia armazenada, antes
de fluir no sentido oposto, o exemplo simplificado da ligação da bobina com o
comutador poderá se visualizado na figura abaixo Fig.3, ou seja:
Fig.3 Esquemático de um motor CC com Comutado
Regra da Mão Esquerda:
Como podemos observar que a força atuante sobre um condutor retilíneo é igual
ao produto do campo magnético B pela corrente I vezes o seno do ângulo 
formado pelo campo B e pela corrente I vezes o comprimento l do condutor que
está inserido no campo B, ou seja:
F = B x I x L x seno , onde :
F = Força atuante no condutor
B = Campo Magnético
L = Comprimento do condutor
 = Ângulo formado pelo campo B e corrente I
I = Corrente elétrica
Fig.4 Representação da Força atuante em um condutor
Como podemos observar na figura Fig.5 logo abaixo a representação da regra da
mão esquerda, mostra que a força magnética é composta pelo produto vetorial de
B x I, ou seja:
Fig.5 Regra da Mão Esquerda
Material para o Experimento Lúdico N-8:
a) Fio de cobre 26 AWG esmaltado ( 1 m )
b) Prendedor de lata para pastas de cartolina ou dois clips
c) Madeira de 15 x 150 x 200 mm
d) Dois pregos de 10mm de comprimento (Dois parafusos de rosca autoatarraxante para caso use os Clips)
e) Três pilhas de 1,5 Vcc pequena
f) Fio flexível isolado com plástico de 26 AWG (1m)
g) Suporte para três pilhas pequenas
h) Imã de alto-falante queimado de 6” x 9” ou similar
i) Pedaço de 50mm de tubo de PVC de dia. 11/2” (Esgoto)
j) Fita crepe
Procedimentos para a execução do experimento:
a) Para fazer a bobina enrola-se o fio de cobre num cano ou qualquer outro
objeto cilindrico, com cerca de 38 mm de diâmetro. Deixar duas pontas de
aproximadamente 2 cm de comprimento, em cada extremidade.
b) A raspagem do esmalte do fio de cobre nas extremidades, deve ser feito da
seguinte maneira:
1)
Deve-se raspar com uma lâmina todo o esmalte de uma das
extremidades, dando uma volta completa.
2)
A outra extremidade, só é raspado o esmalte de meia volta do fio (
1800). Isso porque em um plano ambas extremidades estão
raspadas, e em contato com as tiras, dando contato para a
passagem de corrente elétrica. E consequentemente no outro
plano, somente uma das extremidades em contato com as tiras
estará raspada, não permitindo assim a passagem de corrente
elétrica, conseqüentemente não gerando campo magnético em
torno da bobina.
c) Para fazer os suportes da bobina utiliza-se tiras de lata , dando-lhes o
formato indicado na figura a seguir e prendendo-as a uma base de madeira;
d) Coloque a bobina sobre o suporte, verificando se ela pode girar livremente.
Se isso não ocorrer, alinhe as extremidades da bobina de modo que elas
fiquem bem retas e opostas e veja se as depressões nos suportes estão em
linha reta, no mesmo nível e do mesmo tamanho;
e) Ligue com fios de cobre cada uma das lâminas do suporte a uma
extremidade da(s) pilha(s), prestando atenção para não deixar a faixa
esmaltada das extremidades da bobina em contato com o suporte.
f) Posiciona-se um imã sobre um suporte qualquer de forma que fique
aproximadamente na mesma altura da bobina. Se o contato com a pilha for
estabelecido e a bobina não girar, talvez seja preciso, no início, girar a
bobina manualmente (dar um empurrãozinho).
g) A seguir tome nota de todos os conceitos vistos no experimento, fazer e
entregar o relatório na próxima aula.
Aplicações de Motores de Corrente Contínua:
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Máquinas de Papel
Bobinadeiras e Desbobinadeiras
Laminadores
Extrusoras
Prensas
Elevadores
Movimentação e Elevação de Cargas
Moinhos de Rolos
Industria de Borracha
Mesa de testes de motores
Fonte Bibliográfica:
a)
b)
c)
d)
www.saladefisica.cjb.net
http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/
http://www.siemens.com.br/medias/FILES/2910_20060505141908.pdf
http://educacao.uol.com.br/fisica/condutores-retilineos-e-paralelos-regra-damao.jhtm