MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA

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ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL FERREIRA VIANA – FAETEC 
Professora: Margareth N. Silva 
Disciplina: Máquinas Elétricas 
 
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MÁQUINAS DE CORRENTE CONTÍNUA 
A máquina de CC é uma máquina elétrica girante capaz de converter energia mecânica em energia 
elétrica (gerador) ou energia elétrica em mecânica (motor). Para o gerador, a rotação é suprida por uma 
máquina primária (uma fonte de energia mecânica) para produzir o movimento relativo entre os 
condutores e o campo magnético da máquina CC, para gerar energia elétrica. Para o motor, a energia 
elétrica é suprida aos condutores e ao campo magnético da máquina CC, a fim de produzir o movimento 
relativo entre eles e, assim, produzir energia mecânica. Em ambos os casos há movimento relativo entre 
um campo magnético e os condutores na máquina de CC. 
As máquinas de CC são constituídas de um rotor (parte central que gira) em que estão localizadas 
as espiras necessárias e um estator (parte fixa externa), onde se localizam os pólos magnéticos. O rotor ao 
girar faz variar o fluxo magnético em relação às espiras (lei de Faraday), desta forma gera uma corrente no 
fio da espira. O número de giros por segundo dessa espira me dá a freqüência da corrente elétrica, que em 
nossas casas é de 60hz. 
Os vários tipos de possibilidades das máquinas que serão aqui discutidos são: 
• A máquina de corrente contínua (CC) que tem uma armadura rotativa e um campo estacionário; 
• A máquina síncrona (CA) com uma armadura rotativa e um campo estacionário; 
• A máquina síncrona (CA), com um campo rotativo e armadura fixa; 
• A máquina assíncrona (CA), que possui ambos, enrolamentos de armadura estacionários e rotativos. 
A figura 110 mostra um corte de uma máquina de CC, com ênfase às partes principais: 
O rotor da armadura das máquinas de CC tem quatro funções principais: 
• permite rotação para ação geradora ou ação motora mecânica; 
• em virtude da rotação, produz a ação de chaveamento necessário a para comutação; 
• contém os condutores que induzem a tensão ou providenciam um torque eletromagnético; 
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• providenciam uma faixa de baixa relutância. 
 
 
O rotor é constituído de: 
 
• Eixo da armadura que imprime rotação ao núcleo da armadura, enrolamentos e comutador.Conectados 
mecanicamente ao eixo, está o núcleo da armadura; 
• Núcleo da armadura, construído de camadas laminadas de aço, provendo uma faixa de baixa relutância 
magnética entre os pólos. As lâminas servem para reduzir as correntes parasitas no núcleo, e o aço usado é de 
qualidade, destinado a produzir uma baixa perda por histerese. O núcleo contém ranhuras axiais na sua 
periferia para colocação do enrolamento da armadura; 
• Enrolamento da armadura, constituído de bobinas isoladas entre si e do núcleo da armadura, colocadas nas 
ranhuras e eletricamente ligadas ao comutador; 
• Comutador, o qual, devido a rotação do eixo, providencia o necessário chaveamento para o processo de 
comutação. O comutador consiste de segmentos de cobre, individualmente isolados entre si e do eixo, 
eletricamente conectados às bobinas do enrolamento da armadura. 
O estator da máquina de CC é constituído de: 
• Uma carcaça ou estrutura cilíndrica de aço ou ferro fundido ou laminado, além de servir como suporte das 
partes do rotor, providencia uma faixa de retorno do fluxo para o circuito magnético criado pelos 
enrolamentos de campo; 
• Enrolamentos de campo, consistindo de umas poucas espiras de fio grosso no campo série ou muitas 
espiras de fio fino para o campo shunt. Essencialmente as bobinas de campo produzem o fluxo necessário 
para gerar uma fem ou uma força mecânica. Os enrolamentos de campo são suportadoss pelos pólos; 
Figura 110 – Descrição das partes de um motor de corrente contínua 
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• Pólos, constituídos de ferro laminado aparafusados ou soldados na carcaça após a inserção dos 
enrolamentos de campo nos mesmos.A sapata polar é curvada, e é mais larga que o núcleo polar, para 
espalhar o fluxo mais uniformemente; 
• O Interpolo e seu enrolamento, também são montados na carcaça da máquina. Eles estão localizados na 
região interpolar, entre os pólos principais, e são geralmente de tamanho menor. O enrolamento de interpolo é 
composto de algumas poucas espiras de fio grosso, pois é ligado em série com o circuito de armadura, de 
modo que a fmm é proporcional à corrente de armadura; 
• Enrolamentos de compensação(opcionais) são ligados da mesma maneira que os enrolamentos do 
interpolo, mas estão colocados em ranhuras axiais na sapata polar; 
• Escovas e anéis-suporte de escovas como interpolos e enrolamentos de compensação são parte do circuito 
da armadura. As escovas são de carvão e grafite, suportadas na estrutura do estator por um suporte tipo anel, e 
mantidas nos suportes por meio de molas, de forma que as escovas manterão um contato firme com os 
segmentos do comutador. As escovas estão sempre instantaneamente conectadas a um segmento e em contato 
com uma bobina localizada na zona interpolar; 
 
13.1 
Excitação das máquinas de corrente contínua 
As máquinas de corrente contínua são classificadas de acordo com o tipo de excitação do enrolamento 
do campo, que são as seguintes: 
a) Excitação em separado; 
b) Excitação shunt – enrolamento do campo em paralelo com o circuito da armadura; 
c) Excitação série – enrolamento do campo em série com o circuito da armadura; 
d) d. Excitação mista – combinam as conexões do campo. 
As Figuras 111 mostram as representações esquemáticas dos tipos de excitação. 
 
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É mais importante observar que a máquina de CC pode ser usada universalmente e operará seja 
como máquina de CC ou CA, ou ambas, como no caso do motor universal 
 
13.2 
Motor universal 
O motor com excitação série que funciona tanto com corrente contínua como com corrente 
alternada é chamado motor universal. Este tipo de motor é utilizado em quase todos os aparelhos 
eletrodomésticos. 
Atende vasta gama de aparelhos de uso doméstico e profissional, como secadores de cabelo, 
massageadores, aspiradores de pó portáteis, miniferramentas e equipamentos odontológicos e hospitalares, 
entre outros. 
 
 
 
 
Figura 111 - Tipos de excitação das máquinas de corrente contínua 
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13.3 
Gerador de corrente contínua 
No gerador de corrente contínua o enrolamento do estator (também conhecido como enrolamento 
de campo) é excitado por uma fonte de corrente contínua e no eixo do rotor impõe-se um torque mecânico. 
Quando o enrolamento do rotor (o rotor é conhecido também como armadura ou induzido) corta as linhas 
de força uma f.e.m. é induzida nele, obedecendo a lei de Faraday. A f.e.m. induzida é alternada (senoidal), 
mas por meio de uma retificação mecânica (comutador) é transformada em corrente contínua. A Figura 
113 mostra um gerador elementar. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 112 – Motor universal 
Figura 113 – Esquema de um gerador de corrente contínua 
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13.4 
A função do comutador 
Qualquer máquina rotativa gera corrente alternativa (CA), com exceção das máquinas 
homopolares. Isto é devido ao fato de as máquinascomerciais empregarem muitos condutores que se 
movem com relação a pólos de polaridades magnéticas alternadas N-S-N-S-N, etc. Quando o condutor se 
movimenta na mesma direção sob um pólo de polaridade oposta, a direção da fem se inverte e se as 
extremidades dos condutores ativos são ligados a um circuito externo por meio de anéis coletores, 
teríamos uma fem alternada através do circuito. 
Para se converter a tensão alternada (CA) em contínua (unidirecional), emprega-se um dispositivo 
de chaveamento mecânico acionado pela rotação do eixo da máquina. Este dispositivo é o Comutador. 
O comutador tem dois segmentos, apoiados no eixo da armadura, isolados entre si e do eixo da 
armadura. Cada segmento é, respectivamente, ligado a um lado da bobina. 
A ação do comutador é inverter simultaneamente as ligações do circuito externo no mesmo 
instante em que se inverte o sentido da fem em cada um dos lados da bobina. Desta forma, cada escova 
estará sempre na mesma polaridade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exercícios 
 
1 – A armadura de um gerador CC de 110V entrega uma corrente de 60A à carga. A resistência do circuito da 
armadura é 0,25Ω. O gerador tem 6 pólos, 12 caminhos e um total de 720 condutores de armadura, girando a 
uma velocidade de 1800rpm. Calcule a fem gerada na armadura. 
 
Figura 114 – Ação comutador 
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2 – “Todas as máquinas elétricas rotativas tendem a gerar CA, independentemente do seu tipo e finalidade.” 
cite uma exceção a esta afirmativa, descrevendo-a. Explique por que não se gera CA neste tipo particular de 
máquina rotativa 
 
13.5 
Motores de corrente contínua 
 
13.5.1 
Princípio de funcionamento 
Nos motores de corrente contínua a parte móvel, portanto o rotor, encontra-se no meio dum campo 
magnético que pode ser produzido por um ímã permanente ou por um eletroímã. Ao aplicarmos uma 
tensão continua entre as escovas do coletor, as bobinas do induzido serão percorridas por uma corrente 
continua que criará um campo magnético. Isto provocará uma interação entre os dos campos magnéticos 
criados, o campo do indutor e o campo do induzido, o que irão produzir um binário de forças na periferia 
do rotor que fará com que este apresente um movimento giratório. Com este movimento surge-nos uma 
pergunta que é inevitável colocar: Se este movimento representa uma velocidade giratória do rotor, essa 
velocidade depende de quê, quais os fatores que a influenciam? A resposta pode ser bastante complexa, 
contudo vamos tentar dar uma resposta resumida. A velocidade que um motor de corrente continua 
apresenta-se dependente sempre da intensidade de corrente que atravessa o induzido, variando a tensão 
aplicada nos terminais do induzido a velocidade pode aumentar ou diminuir consoante o caso, o número 
de espiras das bobinas do induzido também é outro fator a ter em atenção, porque faz variar o campo 
magnético e por conseqüência a velocidade, para além deste três fatores a velocidade ainda depende, do 
fluxo do pólo e do número de pólos do indutor. Esta velocidade por vezes tem de ser ajustada ao sistema a 
que o motor está relacionado. Tendo-se em conta o que foi dito anteriormente, verifica-se que podemos 
variar, ou melhor, regular a velocidade do motor se variarmos a tensão a que está sujeito, ou então se o 
fluxo magnético indutor for variado, a velocidade por arrastamento/conseqüência varia também. 
Segundo consulta bibliográfica, alguns autores apresentam duas formas de se fazer variar a 
velocidade, a maneira mais prática que consiste em fazer variar o fluxo magnético do indutor através de 
um reostato de campo, que permite aos operadores variar a intensidade de corrente que atravessa as 
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bobinas indutoras. A outra maneira, embora menos prática consistem em adicionar ao sistema uma 
resistência variável em série com o induzido, que terá com finalidade fazer variar a tensão aplicada aos 
terminais do motor. 
 
13.5.2 
Tipos de motores de corrente contínua 
Quando a corrente de excitação é oriunda de uma fonte de corrente contínua independente como 
exemplo, uma bateria de acumuladores ou de um gerador, neste caso temos um motor de excitação 
separada ou independente. 
Contudo o processo de excitação mais utilizado é quando a corrente que irá produzir o campo 
magnético indutor é obtido através da mesma fonte de alimentação ligada ao induzido, diz-se que o motor 
é de auto-excitação ou de excitação própria. 
A classificação dos motores de corrente contínua é efetuada quanto ao modo como é feita a 
excitação da máquina, ou seja, a forma como é feito o fornecimento da corrente que vai alimentar as 
bobines indutoras. 
Assim sendo: 
 
13.5.2.1 
Motor série 
Este tipo de motor tem a bobina indutora ligada em série com o induzido, por este motivo as 
bobinas indutoras são constituídas por fio grosso e com poucas espiras, o que faz com este motor seja 
bastante robusto. 
 
 
 
 
 
Figura 115 – Motor corrente contínua série 
 
 
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O binário de arranque é bastante elevado, o que lhe permite atingir rapidamente a velocidade 
normal de funcionamento podendo arrancar a plena carga sem quaisquer dificuldades. 
Há cuidados que se devem ter em atenção na utilização deste tipo de motor, pois quando a carga é 
nula ou muito reduzida a intensidade pedida à rede è baixa e a velocidade atingirá valores muito elevados 
que poderão destruí-lo, diz-se que o motor desarvora. Quando tal situação acontecer deve-se desligar 
imediatamente o motor, porque com velocidades muito altas a estrutura do motor pode ser danificada, ou 
destruir-se por completo, o que pode trazer problemas econômicos para os utilizadores. Contudo é um 
motor que reagem muito bem ás variações de carga, permitindo regular a velocidade com grande 
facilidade. 
Quanto à variação do sentido de rotação deste motor também tem de se ter especial atenção, 
porque não se deve inverter o sentido de rotação do motor série invertendo a polaridade da fonte de 
alimentação, visto que se inverte simultaneamente o sentido da corrente no induzido e no indutor. 
Deve-se deixar parar completamente o motor e só depois se executa o processo de inversão do 
sentido da corrente que consta, em se inverter o sentido da corrente apenas num dos enrolamentos através 
de um inversor. 
 
Resumidamente: 
 
Pode-se concluir que o motor de excitação em série tem um elevado binário de arranque, pode 
arrancar a plena carga, é de fácil regulação de velocidade, tem como inconveniente principal, o fato de que 
é necessário ter muito cuidado para que ele não arranque em vazio, visto que ao embalar pode atingir 
velocidades muito altas, o que o pode destruir. 
Este tipo de motor é utilizado em locais onde não exista o perigo de arrancar em vazio ou em 
locais onde seja necessário um grande binário de arranque, como é o caso de gruas de elevação de cargas e 
motores de tração elétrica. 
Nota: Este pode também funcionar em corrente alternada como motor assíncrono monofásico. 
 
13.5.2.2 
Motor de excitação em separado 
• O enrolamento indutor é alimentado por uma fonte de alimentação exterior ao motor. 
• Os enrolamentos do indutor e do induzido formam circuitos elétricos distintos. 
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• O motorapresenta uma velocidade constante para qualquer valor de carga. 
• Apresenta um inconveniente que é de ser necessária uma fonte de alimentação exterior. 
• Para se poder inverter o sentido de rotação deste tipo de motor basta inverter a polaridade de uma das 
fontes de alimentação. 
 
Utilização: 
Este tipo de motor é o mais indicado e o mais usado em locais onde se necessite de variar 
freqüentemente o sentido de rotação, mantendo uma velocidade constante. É utilizado, por exemplo, nas 
antenas parabólicas dos radares. 
 
13.5.2.3 
Motor shunt 
• Tem o indutor ligado em paralelo com o induzido. 
• Bobina indutora com elevado resistência devido a ser composta por um número muito elevado de espiras 
de fio fino. Isto porque necessitas-se que a intensidade de corrente no indutor seja muito baixa. 
• Tem uma velocidade quase constante desde vazio até plena carga. 
• Tem um binário de arranque inferior ao motor de excitação em série. 
• Para que o arranque deste motor seja rápido é necessário que inicialmente a intensidade de corrente no 
induzido seja baixa e no indutor a intensidade de corrente seja máxima. 
• Para se inverter o sentido de rotação deve-se inverter o sentido da corrente no induzido ou no indutor. 
• Usualmente, inverte-se o sentido de corrente no induzido. 
 
Utilização: 
Normalmente é utilizado para accionar equipamentos em que o arranque não seja a plena carga e em 
que se necessite de uma velocidade quase constante. É muito utilizado em máquinas de ferramentas. 
 
13.5.2.4 
Motor compound 
No motor compound existe dois tipos de excitação, a excitação em série e a excitação em shunt, 
podendo estes enrolamentos ser ligados em longa ou curta derivação. 
 
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• Motor compound adicional; 
 
Quando o campo magnético criado nos enrolamentos série e derivação tiverem o mesmo sentido, 
denominando-se por campos adicionais. 
Para além de possuir as mesmas características do motor série, este motor possui um binário de 
arranque maior e nunca embala em vazio. 
 
• Motor compound diferencial; 
• 
Quando os campos magnéticos tiverem sentidos opostos. Para além das características já mencionadas 
anteriormente para o motor shunt, este apresenta uma velocidade mais constante e um binário de arranque 
menor. 
 
Site: http://if.ufrgs.br/tx/fis/01043/20011/Vasco 
 
Quadro comparativo de motores de corrente continua 
 Tipo Binário de arranque Velocidade Utilização 
Excitação Independente Fraco Constante Radar 
 Série Elevado Variável 
 (embala em vazio)
Aparelhos elevatórios 
Tração mecânica 
 Shunt Fraco Constante Máquinas ferramentas 
Compound Adicional Elevado Pouco variável Aparelhos elevatórios 
 compound 
 diferencial 
 Fraco Constante Máquinas ferramentas 
Máquinas de tecidos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ANEXOS 
GRAFIA DOS NOMES DAS UNIDADES 
 
1) Quando escritos por extenso, os nomes das unidades começam por letra minúscula, mesmo quando 
têm o nome de um cientista, por exemplo, ampère, kelvin, newton, etc, exceto o grau Celsius. Assim, 
somente são escritos com letras maiúsculas os símbolos das unidades relativos a nomes próprios, por 
exemplo, N (newton), K (kelvin), Pa (pascal), W (watt),etc. 
2) Na expressão do valor numérico de uma grandeza, a respectiva unidade pode ser escrita por extenso ou 
representada pelo seu símbolo, por exemplo, quilovolts por milímetro ou kV/mm, não sendo admitidas 
combinações de partes escritas por extenso com partes expressas por símbolos. 
3) Quando os nomes das unidades são escritos ou pronunciados por extenso, a formação do plural 
obedece as seguintes regras básicas: 
a) os prefixos SI são invariáveis; 
b) os nomes das unidades recebem a letra “s” no final de cada palavra, quando: 
� são palavras simples, por exemplo, ampères, candelas, kelvins, joules, volts, newtons, etc.; 
� são palavras compostas em que o elemento complementar de um nome de unidade não é ligado a 
este por hífen, por exemplo, metros quadrados, unidades astronômicas, etc.; 
� são termos compostos por multiplicação, em que os componentes podem variar 
independentemente um do outro, por exemplo, ampères-horas, newtons-metros, pascals-
segundos, watts-horas, etc.; 
c) os nomes ou partes dos nomes de unidades não recebem a letra “s” no final, quando: 
� terminam pelas letras s, x ou z, por exemplo, siemens, lux, hertz, etc.; 
� correspondem ao denominador de unidades compostas por divisão, por exemplo, quilômetros por 
hora, lumens por watt, watt por esterradiano, etc.; 
� em palavras compostas, são elementos complementares de nomes de unidades e ligados a estes 
por hífen ou preposição, por exemplo, anos-luz, elétron-volts, quilogramas-força, etc.. 
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GRAFIA DOS SÍMBOLOS DAS UNIDADES 
 
 A grafia dos símbolos das unidades obedece as seguintes regras básicas: 
a) os símbolos das unidades são invariáveis, não sendo admitido colocar, após o símbolo, seja ponto de 
abreviatura, seja “s” de plural, letras ou índices, por exemplo, o símbolo de watt é sempre W, qualquer que 
seja o tipo de potência a que se refira: mecânica, elétrica, térmica, etc.; 
b) os prefixos SI nunca são justapostos no mesmo símbolo, por exemplo, unidades como GWh, nm, pF, 
etc.; não devem ser substituídas por expressões em que se justaponham, respectivamente, os prefixos 
mega e quilo, mili e micro, micro e micro, etc.; 
c) os prefixos SI podem coexistir num símbolo composto por multiplicação ou divisão, por exemplo, 
kN.cm, kΩ.mA, kV/mm, MΩ.cm, kV/µ.s, etc.; 
d) os símbolos de uma mesma unidade podem coexistir num símbolo composto por divisão, por exemplo, 
Ω.mm2/m, kWh/h, etc.; 
e) o símbolo é escrito no mesmo alinhamento do número a que se refere e não como expoente ou índice. 
São exceções os símbolos das unidades não SI de ângulo plano (º ‘ “), os expoentes dos símbolos que têm 
expoente, o sinal º do símbolo de grau Celsius e os símbolos que têm divisão indicada por traço de fração 
horizontal; 
f) o símbolo de uma unidade composta por multiplicação pode ser formado pela justaposição dos 
símbolos componentes e que não cause ambigüidade (VA, kWh, etc.) ou mediante a colocação de um 
ponto entre os símbolos componentes, na base da linha ou a meia altura (N.m, m.s-1, etc.); 
g) o símbolo de uma unidade que contém divisão pode ser formado por uma qualquer das três maneiras 
exemplificadas a seguir: W/(sr.m2), W.sr-1.m-2, 2m.sr
W
, não devendo ser empregada esta última forma 
quando o símbolo, escrito em duas linhas diferentes puder causar confusão.