Aula 6 - Motores de Corrente Contínua

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
ESCOLA DE MINAS
MOTORES DE 
CORRENTE CONTÍNUA
Professor: Me. Fábio Alexandre Martins Monteiro
Sala 127
eng.fabiomonteiro@gmail.com
Ouro Preto
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MOTORES CC
 Motores de Corrente Contínua
• São idênticos aos Geradores de Corrente Contínua, ou seja,
é a mesma máquina de corrente contínua.
• A diferença está na energia que será fornecida a máquina e
a energia gerada por ela.
Motores de Corrente Contínua
Energia 
Elétrica
Energia 
MecânicaGerador CC
Energia 
MecânicaMotor CC
Energia 
Elétrica
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GERADORES CC
 Princípio de funcionamento de um Motor Elétrico
Motores de Corrente Contínua
Energia 
Mecânica
Energia 
Elétrica
• Condutores transportando corrente e imerso em um campo
magnético é aplicada uma força nesses condutores;
• O sentido desta força pode ser determinado pela Regra da
Mão Esquerda.
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 Princípio de funcionamento de um Motor Elétrico
• Condutor transportando uma corrente e se encontra imerso
em um campo magnético, sobre ele é aplicado uma força.
Sentido da força 
determinado pela 
Regra da Mão Esquerda:
Roda de Barlow
𝐹 = 𝐵. 𝐼. 𝐿
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
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 Princípio de funcionamento de um Motor Elétrico
• Condutor transportando uma corrente e se encontra imerso
em um campo magnético, sobre ele é aplicado uma força.
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
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 Conjugado Eletromagnético (Torque) em Motores CC
• Torque = Força x Distância
T: o conjugado eletromagnético;
z: o número de condutores ativos;
Ic: corrente em cada condutor;
p: número de percursos em paralelo; 
𝑇 = 𝑧. 𝐵. 𝐼𝑐 . 𝑙. 𝑟 𝐼𝑐 =
𝐼𝑎
𝑝
𝐵 =
Φ
𝐴
, 𝐴 =
2. π. 𝑟. 𝑙
𝑛° 𝑝𝑜𝑙𝑜𝑠
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
𝑇 = 𝑧. 𝐹. 𝑟
,
𝑇 =
𝑧.Φ. 𝑙. 𝐼𝑎 . 𝑟
2. π. 𝑟. 𝑙
×
𝑛° 𝑝𝑜𝑙𝑜𝑠
𝑝
𝑇 =
𝑧.Φ. 𝐼𝑎
2. π
×
𝑛° 𝑝𝑜𝑙𝑜𝑠
𝑝
SI: N.m
𝑇 = 𝑘𝑡. Φ. 𝐼𝑎
Como:
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 Força Contra-Eletromotriz (f.c.e.m ou Eg)
• Quando o motor está girando, seus condutores estão em
movimento e imerso em um campo magnético, portanto será
induzida uma f.e.m nos condutores.
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
Motor
Conjugado Motor
Motor
f.e.m. induzida nos condutores
Esta f.e.m. é 
contrária a 
corrente nos 
condutores.
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 Força Contra-Eletromotriz (f.c.e.m ou Eg)
• Por esta f.e.m. induzida ser contrária a corrente nos
condutores é denominada de força contra-eletromotriz do
motor (f.c.e.m. ou Eg).
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
f.c.e.mConjugado 
Motor
• A f.c.e.m. (Eg) existe apenas quando o motor está girando,
ou seja, na partida a f.c.e.m (Eg) é igual a 0.
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 Representação dos Motores de Corrente Contínua
• Motor de Corrente Contínua com Excitação Independente: 
𝐸𝑡 = 𝑅𝑎. 𝐼𝑎 +𝐸𝑔
𝐸𝑡 > 𝐸𝑔
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
Rf
Ra
Eg
Ia
Fonte 
Externa
+
−
Et
Motor
+
−
Il
If
Et: tensão entre terminais motor;
Ra: resistência dos enrol. do induzido;
Ia: corrente nos enrolam. do induzido;
Rf: resist. das bobinas de campo;
If: corrente nas bobinas de campo;
Il: corrente absorvida pelo motor;
Eg: f.c.e.m.
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 Representação dos Motores de Corrente Contínua
• Motor de Corrente Contínua Auto-Excitado Shunt: 
𝐸𝑡 = 𝑅𝑎 . 𝐼𝑎 +𝐸𝑔
𝐸𝑡 > 𝐸𝑔
𝐸𝑡 = 𝑅𝑓. 𝐼𝑓
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
Rf
Ra
Eg
Ia
Et
Motor
+
−
Il
If
𝐼𝑙 = 𝐼𝑎 + 𝐼𝑓
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 Partida dos Motores de Corrente Contínua
• Corrente nos Enrolamentos do Induzido 
𝐼𝑎 =
𝐸𝑡 − 𝐸𝑔
𝑅𝑎
− Ra muito pequeno
− Eg (f.c.e.m.) existe quando o motor está em movimento
Ia uma corrente muito elevada
Na partida:
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
𝐸𝑡 = 𝑅𝑎. 𝐼𝑎 +𝐸𝑔
𝐸𝑔 = 0
Na partida: 𝐼𝑎 =
𝐸𝑡
𝑅𝑎
Na partida:
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 Partida dos Motores de Corrente Contínua
• Para denominar Ia (corrente nos enrolamentos do induzido)
no momento da partida utiliza-se Ip.
𝐼𝑝 =
𝐸𝑡 − 𝐸𝑔
𝑅𝑎
𝐸𝑔 = 0
𝑅𝑎 = peq.
𝐼𝑝 = elev.
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
Ip: corrente nos enrolam. do induzido na partida.
Conjugado
𝑇 = 𝑘𝑡 . Φ. 𝐼𝑎 = 𝑘𝑡 . Φ. 𝐼𝑝
Acelera Rápido
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 Método Geral de Partida de Motores CC – Resistência Fixa
• Para reduzir a corrente na partida é inserida
temporariamente uma resistência (Rp) em série com os
terminais do induzido.
𝐼𝑝 =
𝐸𝑡
𝑅𝑎 + 𝑅𝑝
− Rp só é utilizada na
partida, sendo curto-
circuitada em seguida
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
If
Rf
Ra
EgEt
+ Ip
Il
−
Rp
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 Método Geral de Partida de Motores CC – Resistência Variável 
• Para reduzir a corrente na partida
é inserida temporariamente uma
resistência variável (Rs) em série
com os terminais do induzido.
• Esta resistência se suprime
gradualmente à medida que a
velocidade do motor aumenta.
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
If
Rf
Ra
EgEt
+ Ip
Il
−
Rs
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 Equação da Velocidade em um Motor de Corrente Contínua
𝑘𝐸 =
𝑧. 𝑝𝑜𝑙𝑜𝑠
𝑝. 60
𝑟𝑝𝑚 =
𝐸𝑡 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝑘𝐸 . Φ
Equação do Motor:
Equação f.c.e.m.:
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
𝐸𝑡 = 𝐸𝑔 + 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
𝐸𝑔 = 𝑘𝐸 . Φ. 𝑟𝑝𝑚
𝐸𝑔 = 𝐸𝑡 − 𝑅𝑎 . 𝐼𝑎
,
𝑘𝐸 . Φ. 𝑟𝑝𝑚 = 𝐸𝑡 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎
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 Máquina de Corrente Contínua com Excitação Independente
𝐸𝑔 = 𝐸𝑡 + 𝑅𝑎 . 𝐼𝑎 𝐸𝑔 > 𝐸𝑡 𝐸𝑡 = 𝐸𝑔 + 𝑅𝑎. 𝐼𝑎 𝐸𝑡 > 𝐸𝑔
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
𝐼𝑙 = 𝐼𝑎 𝐼𝑙 = 𝐼𝑎
If
Rf
Ra
EgEt
+
Ia
−
If
Rf
Ra
EgEt
+
Ia
−
Gerador Motor
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 Máquina de Corrente Contínua Auto-Excitada Shunt:
Gerador Motor
𝐸𝑡 = 𝐸𝑔 − 𝑅𝑎. 𝐼𝑎 𝐸𝑔 > 𝐸𝑡
𝐸𝑡 = 𝑅𝑓. 𝐼𝑓
𝐸𝑡 = 𝐸𝑔 + 𝑅𝑎. 𝐼𝑎 𝐸𝑡 > 𝐸𝑔
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
𝐼𝑎 = 𝐼𝑓 + 𝐼𝑙 𝐸𝑡 = 𝑅𝑓. 𝐼𝑓 𝐼𝑙 = 𝐼𝑎 + 𝐼𝑓
If
Rf
Ra
Eg
Et
+ Ia
Il
−
If
Rf
Ra
Eg
Et
+ Ia
Il
−
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 Exercício
- Uma máquina de corrente contínua com excitação
independente tem tensão interna no induzido de 120 V
(também chamada de tensão de armadura). A resistência do
induzido é de 0,5 Ω. Para os seguintes valores de tensão
medida entre os terminais do induzido desta máquina,
determine se está máquina de corrente contínua está
funcionando como um motor ou gerador e calcule a corrente no
induzido.
a) 115 V
b) 130 V
MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
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MOTORES CC
Motores de Corrente Contínua
 Referência Bibliográfica
 GRAY, A.; WALLACE, A. Eletrotécnica: princípios e
aplicações. Ed. Ao Livro Técnico SA., 1971
• Capítulo 17 – Teoria do Funcionamento dos Motores de
Corrente Contínua;
• Capítulo 18 – Características dos Motores de Corrente
Contínua.