33 Apresentação Motores CC

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    CFP “Eliezer Vitorino Costa” 

    Motor CC

    CFP “Eliezer Vitorino Costa”

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    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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    CFP “Eliezer Vitorino Costa” 

    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 escolhasquando 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 efechamento de portas, enfim, em uma

    infinidade de aplicações.

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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 espiraposicionada 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 EstágioSabemos que essa espira percorrida por uma correnteelétrica 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 sentidodeterminado 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 dabobina, 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 emque 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 completade forma sucinta a apresentação do motor:

    1)Estator: este é o nome dado à parte fixa do motor, que podeconter 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 tambémrecebem 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 bomconhecimento 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

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    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 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 eeste é o grande atrativo desse tipo de ligação. Se reduzirmos,através de um reostato, a tensão no enrolamento shunt, temos oaumento 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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    Tipos de ligação e características de

    funcionamento de motores CC

    2) Motor SérieSe 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 temum excelente torque de partida, mas uma regulação develocidade ruim. 

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    Tipos de ligação e características de

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    2) Motor Série

    Conclusão: Quanto maior a corrente, menor a

    velocidade, pois tem uma FCEM mais atuante. Se um motorsérie 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 shuntcom 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 como 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 eletenha baixa variação de velocidade, mesmo variando a carga.

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    Tipos de ligação e características de

    funcionamento de motores CC

    3) Motor composto (Compound)

    Motor composto diferencial:

     Algumas aplicações requerem motores que aceitemqueda 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 develocidade, 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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