MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA

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Railton Pereira 
Uelton Lima 
 
MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA 
Seu funcionamento e Principais aplicações 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FEIRA DE SANTANA 
2020
Railton Pereira 
Uelton Lima 
 
 
 
 
 
 
 
 
MOTORES DE CORRENTE CONTÍNUA 
Seu funcionamento e principais aplicações 
 
Produção Interdisciplinar em Grupo orientado 
as disciplinas Resistência dos materiais, Eletrônica 
analógica II, Conversão eletromecânica de energia, 
Eficiência energética e qualidade de energia e 
Máquinas elétricas I. Produzido pelos discentes 
Railton Pereira e Uelton Lima, para nota 
complementar do semestre. 
 
FEIRA DE SANTANA 
2020
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO _____________________________________________4 
2. DESENVOLVIMENTO_______________________________________ 5 
2.1 Introdução a magnetismo e imãs _________________ 5 
2.2 Os princípios de conversão de energia __________________8 
2.3 Máquinas rotativas _________________________________10 
2.4 Fundamento de máquinas CC ________________________12 
2.5 Motores CC ______________________________________14 
2.6 Aplicações de motores CC __________________________16 
3. CONCLUSÃO ____________________________________________17 
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ___________________________18 
 
 
SUMÁRIO DE FIGURAS 
Figura 1 Lei de Ampére e Lei de Gauss _____________________________ 2 
Figura 2 - Circuito magnético simples _______________________________ 2 
Figura 3 - Força eletromotriz induzida em sua foram integral, expressa em 
função do campo magnético ___________________________________________ 2 
Figura 4 - Aplicação do teorema de Stokes à fórmula da FEM induzida _____ 2 
Figura 5 - Circuito simples eletromagnético ___________________________ 2 
Figura 6 - Representação das energias em um sistema eletromecânico ____ 2 
Figura 7 - Armadura de um motor CC _______________________________ 2 
Figura 8 - Máquina rotativa CC simples ______________________________ 2 
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4 
 
Figura 9 - Gráfico de saída de uma máquina rotativa CC simples __________ 2 
Figura 10 - Máquina rotativa com comutador _________________________ 2 
Figura 11 - Forma de onda da saída com o acréscimo do comutador _______ 2 
Figura 12 - Projeção das correntes e força eletromotriz na armadura do motor 
CC _______________________________________________________________ 2 
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4 
 
1. INTRODUÇÃO 
A frase “Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”, dita pelo 
Químico Antoine Lavoisier trada do Princípio da conservação das massas, porém 
trazendo para o contexto físico dos tipos de energia, pode-se perceber no Princípio 
de conservação energética que traz o entendimento a respeito da quantidade total de 
energia em um sistema isolado, no qual traz que em tal sistema a quantidade de 
energia existente nele permanece constante. Logo é possível afirmar que as energias 
existentes em um sistema, seja ele mecânico, elétrico ou térmico são transformadas, 
porém nunca perdidas. 
Quando é tratado de sistemas reais de energia elétrica em que se fala de 
perdas energéticas, na verdade está se referindo a transformação da energia elétrica 
em energia térmica dissipada pelos elementos resistivos do sistema. 
Nesse contexto de conversão de energia, funcionamento de máquinas e 
sistemas, tem-se como marco inicial a descoberta da tensão induzida a partir de um 
campo magnético variável no tempo, que seria a base do funcionamento de 
equipamentos elétricos. 
O conhecimento sobre motores de corrente contínua perpassa por uma série 
de outros entendimentos, que vão desde o conhecimento sobre campo magnético até 
o comportamento de máquinas e suas aplicações. Como em tudo, os conhecimentos 
ao longo dos semestres são adquiridos e somados para que novos conteúdos sejam 
abordados com o intuito de que uma linha de raciocínio seja criada. 
Como ponta pé inicial par ao estudo dos motores elétricos CC a equipe traz a 
seguinte citação: “Uma máquina elétrica é um dispositivo que pode converter tanto a 
energia mecânica em energia elétrica como a energia elétrica em energia mecânica. 
5 
 
Quando tal dispositivo é usado para converter energia mecânica em energia elétrica, 
ele é denominado gerador. Quando converte energia elétrica em energia mecânica, 
ele é denominado motor.”1 
Ou seja, todo motor é um elemento capaz de converter a energia elétrica em 
energia mecânica, senso assim possível permitir o acionamento de outros elementos, 
funcionamento de máquinas e sistemas. 
A simples presença da corrente elétrica, seja ela contínua ou alternada, gera 
movimento em um eixo e essa energia pode ser aproveitada de diversas maneiras, 
dependendo apenas da aplicação do motor. 
As aplicações de motores elétricos para acionamentos de máquinas e 
equipamentos mecânicos é um assunto muito importante para a economia, pois em 
acionamentos industriais, estimasse que mais da metade da energia elétrica 
consumida é convertida em energia mecânica por motores elétricos. 
2. DESENVOLVIMENTO 
2.1 Introdução a magnetismo e imãs 
O conhecimento sobre magnetismo é de extrema importância para todo o 
entendimento quanto ao funcionamento das máquinas elétricas, pois ele é base do 
funcionamento das máquinas, seja um motor, um gerador ou até mesmo um 
transformador. 
Um imã é um elemento capaz de provocar campo magnético à sua volta e ele 
pode ser classificado como natural ou artificial. O imã natural é formado por elementos 
 
1 Citação do livro Fundamento de Máquinas Elétricas de Stephen J. Chapman, 5°ed. 
6 
 
químicos que apresentam características magnéticas, como é o caso da magnetita, 
que é um mineral formado por dois óxidos de ferro II e III. 
Já os imãs artificiais eles podem ser subdividos em três categorias que são: 
imã permanente, imã temporário e o eletroímã. Esse último é um dispositivo que 
apresenta um elemento condutor, por onde circula corrente elétrica, bem como por 
um núcleo normalmente de material ferroso. Sua característica magnética existe 
apenas enquanto tal corrente circula nesse dispositivo, caso o fornecimento da 
corrente elétrica seja interrompido, o campo magnético também deixa de existir. Por 
ou lado, o imã permanente é feito por materiais chamados de ferromagnéticos, que 
mantém a característica magnética mesmo após o processo de imantação. Já os imãs 
temporários são formados por materiais chamados de paramagnéticos, e esses 
materiais apresentam características magnéticas apenas enquanto estiverem sob a 
influência de um campo magnético proveniente de um outro elemento magnético. 
Gauss desenvolveu a lei do magnetismo, que relaciona fluxo elétrico com carga 
elétrica, dizendo que a densidade de um fluxo magnético é conservado em uma 
superfície fechada, assim não havendo a entrada ou saída de fluxo, já Ampére 
desenvolveu a lei que determina que a integral da linha de intensidade decampo 
magnético ao longo de qualquer caminho fechado é igual a corrente envolvida pelo 
caminho. A partir dessas leis, é possível perceber “que as grandezas de um campo 
magnético podem ser determinadas usando apenas os valores instantâneos das 
correntes que lhe dão origem, e que as variações no tempo dos campos magnéticos 
resultam diretamente das variações no tempo das fontes.”2 
 
2 Afirmação trazida no livro Máquinas Elétricas, 7° ed. de Stephen Umans, quando ele 
correlaciona as equações da figura 1.1. 
7 
 
 
 
 
Um circuito magnético é um conjunto de circuitos que apresentam malha 
fechada e que contém fluxo magnético. 
Na figura 2, o provedor de campo magnético no núcleo é oriundo do produto 
Ni, onde N é o número de espiras no enrolamento e i é a corrente elétrica, no entanto 
Ni corresponde a força eletromotriz (FEM) que atua no circuito magnético. Com isso, 
fica evidenciado que quando uma corrente entra em um circuito fechado composto 
por N espiras, essa corrente é capaz de promover uma força eletromotriz, nada mais 
sendo do que fornecimento de energia por unidade de carga. 
A força eletromotriz induzida, descoberta por Faraday, afirma que a força 
eletromotriz induzida sobre um circuito é igual a taxa de variação do fluxo magnético. 
Em sua forma integral, a FEM pode ser escrita da seguinte forma: 
 
 
 
Figura 1 Lei de Ampére e Lei de Gauss 
Figura 2 - Circuito magnético simples 
Figura 3 - Força eletromotriz induzida em sua foram integral, expressa em 
função do campo magnético 
8 
 
Em sua forma diferencial é possível verificar que se o campo magnético é 
variante no tempo, o campo elétrico é rotacional, usando o teorema de Stokes, como 
mostrado na figura 4. 
 
 
Observando a figura 3 bem como a figura 4 é possível notar um sinal negativo 
em ambas as fórmulas e esse sinal quer dizer que o sentido da corrente proveniente 
da indução de tensão ocorrida por conta da variação do fluxo magnético apresenta 
sentido contrário, a variação do sentido da corrente também pode ocorrer com a 
movimentação do circuito. 
 
 
 
 
 
 
Ao alterar o chaveamento nesse circuito acima, será possível perceber a 
movimentação do ímã central, bem como dos imãs que estão enrolados em 
filamentos. 
2.2 Os princípios de conversão de energia 
Os motores são elementos que fazem parte do conjunto de dispositivos 
capazes de realizar a conversão contínua de energia, no caso, converter energia 
Figura 4 - Aplicação do teorema de Stokes à fórmula da FEM induzida 
Figura 5 - Circuito simples eletromagnético 
9 
 
elétrica em energia mecânica. Tal conversão de energia pode ser tanto de energia 
elétrica de corrente alternada, como de corrente contínua, fonte de estudo nesse 
trabalho, com o intuito de garantir o movimento de um eixo. 
Como tratado na introdução desse material, em sistemas que apresentam a 
necessidade ou são projetados para converter uma energia em outra, o princípio da 
conservação da energia em sistemas é algo relevante, e para esse estudo com 
relação a motores de corrente contínua não podia ser diferente, já que o motor realiza 
a conversão da energia elétrica na forma contínua em energia de movimento, ou ainda 
energia cinética, ou também energia mecânica. 
O método da energia é uma técnica para calcular forças e conjugados em um 
processo de conversão de energia eletromecânica, e tal técnica é baseado no 
princípio de conversação de energia. 
Em se tratando de motores, a saída de energia mecânica e energias elétricas 
apresentam valores positivos, pois a potência elétrica 
de entrada no sistema é convertida em energia mecânica de saída. 
Em motores, a conversão eletromecânica da energia se dá através do elemento 
ou meio de armazenamento da energia magnética. 
Um ponto importante da conversão eletromecânica de energia é o fluxo 
concatenado em espiras que corresponde a multiplicação do fluxo magnético pelo 
número de espiras. A conversão eletromecânica se dá com o surgimento da alteração 
desse fluxo concatenado em função dos movimentos mecânicos. 
Figura 6 - Representação das energias em um sistema eletromecânico 
10 
 
2.3 Máquinas rotativas 
Enrolamento de armadura é o nome dado a um conjunto de bobinas, no entanto 
esse termo é mais comum quando se refere a máquinas rotativas que funcionam a 
base de corrente alternada. Em máquinas CA, os enrolamentos de armadura ficam 
situadas na parte estacionária do motor, chamada de estator, podendo ainda serem 
chamados de enrolamentos de estator. 
Caso contrário acontece em máquinas CC, pois os enrolamentos de armadura 
estão situados nas partes rotativas, conhecidas de rotor. As máquinas CC apresentam 
um outro grupo de enrolamentos chamados de enrolamento de campo, que conduz 
corrente contínua, usado para produzir o fluxo principal de operações da máquina. É 
esse enrolamento que se encontra no estator do motor CC. 
 
 
 
 
 
As máquinas elétricas rotativas apresentam inúmeros tipos, sendo alguns 
exemplos: máquinas CC, máquinas de indução, máquinas de imã permanente, 
máquinas síncronas, máquinas sem escovas, dentre outras. Apesar de existir 
diferença entre essas máquinas, o princípio físico de comportamento é similar entre 
cada um dos tipos. 
 
Figura 7 - Armadura de um motor CC 
11 
 
2.4 Fundamento de máquinas CC 
As máquinas CC são também chamadas de máquinas de comutação, pois 
apresentam sem seu interior tensão e corrente alternadas, no entanto têm saída CC, 
pois existe um comutador conectado aos seus terminais que realizam a conversão da 
tensão CA em tensão CC. 
O modelo mais simples de uma máquina rotativa CC é formada um por uma 
única espira de fios giratório em torno de um eixo fixo, como já falado, a parte giratória 
é denominada rotor e a parte estacionária é chamada de estator. 
Com a rotação do rotor, uma tensão será induzida na espira do fio. O campo 
magnético formado é perpendicular à superfície do rotor em todas as partes. 
 
 
 
 
 
 
 
Para determinar a tensão total induzida na espira é realizada a avaliação dos 
segmentos ab e cd desse elemento rotativo por meio de cálculos, através da 
expressão: 
eind = (v X B) • l 
Figura 8 - Máquina rotativa CC simples 
12 
 
• No segmento ab: “Nesse segmento, a velocidade do fio é tangencial ao 
círculo descrito pela rotação. O campo magnético B aponta 
perpendicularmente para fora da superfície em todos os pontos debaixo 
da face do polo e é zero além das bordas da face do polo. Debaixo da 
face polar, a velocidade V é perpendicular a B e o produto V x B aponta 
para dentro da página. Portanto, a tensão induzida é: 
 
• No segmento cd: “Nesse segmento, a velocidade do fio é tangencial à 
trajetória descrita pela rotação. O campo magnético B aponta 
perpendicularmente para dentro da superfície do rotor em todos os 
pontos debaixo da superfície polar e é zero além das bordas da face do 
polo. Debaixo da face polar, a velocidade V é perpendicular a B e o 
produto V X B aponta para fora da página. Portanto, a tensão induzida 
no segmento é: 
Como nos segmentos bc e da a tensão induzida é nula, logo a tensão induzida 
total é a soma das parcelas dos segmentos ab e cd, assim: 
 
 
Com o gráfico da figura 9 é possível observar o formato da onda de saída dessa 
máquina rotativa CC simples. Esse gráfico é ilustrativo para a saída desse sistema, 
13 
 
 
 
 
 
 
 
no entanto é possível perceber que a tensão variante no tempo é alternada, 
pois seus valores variam em momentos positivos e momentos negativo. Para que 
essa variação entre polo negativo e positivo não ocorro, as máquinas CC apresentam 
um elemento chamado comutador, que é acoplada na saída, com isso a fração 
negativa é “refletiva” no polo positivo, assim apresentando saída puramente contínua. 
Essa “reflexão” é proveniente do acrescido do comutador instalado de modo que 
quando a tensão é nula, os contatos do comutador fecham um curto circuitoos 
segmentos do rotor. Assim, sempre que a tensão na espira for mudar de sentido, 
passando pelo zero, os contatos também mudam de segmento, apresentando a saída 
da tensão dos contatos será do mesmo tipo. 
 
 
 
 
 
 
Figura 9 - Gráfico de saída de uma máquina rotativa CC 
simples 
Figura 10 - Máquina rotativa com comutador 
14 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.5 Motores CC 
Como já tratado em tópicos anteriores, os motores de corrente contínua são 
formados pelo enrolamento de armadura, enrolamento de campo, comutador e 
escovas. 
O enrolamento de armadura é localizado na parte rotativa, denominada de 
rotor, assim como o enrolamento de campo está localizado na parte estacionária, 
chamada de estator. O enrolamento de armadura é o elemento responsável por 
Figura 11 - Forma de onda da saída com o acréscimo do 
comutador 
Figura 12 - Projeção das correntes e força eletromotriz na armadura do motor CC 
15 
 
produzir o torque elétrico, por sua vez, o enrolamento de campo é o responsável por 
produzir o fluxo magnético que irá penetrar a armadura. 
O comutador é o responsável por manter a corrente que circula sempre no 
mesmo sentido na armadura, assim permite que o torque gerado esteja sempre no 
mesmo sentido, assim também mantendo a tensão de saída contínua. 
Existem cinco tipos principais de motores CC, são eles: 
o Motor CC por excitação independente: 
Motor CC por excitação independente apresenta indutor e armadura 
alimentados a partir de uma fonte isolada de tensão constante e independentes. 
o Motor CC em derivação: 
Esse tipo de motor apresenta circuito de campo alimentado diretamente à 
armadura do próprio motor. Apresentam ainda indutor e enrolamentos induzidos 
ligados em paralelo. 
o Motor CC em série: 
Nesse tipo de motor é possível perceber que os enrolamentos da armadura e 
do indutor são ligados em série. Isso permite que haja alto torque e uma aceleração 
mais rápida. 
o Motor CC composto: 
Esse tipo de motor ele apresenta tanto características dos motores tipo série 
quanto os motores tipo paralelo, pois ele possui dois enrolamentos de indutor, um que 
é ligado em série com o enrolamento induzido e o outro é ligado em paralelo. 
 
16 
 
o Motor CC de ímã permanente: 
Os polos desse tipo de motor são feitos por ímãs permanentes e por esse 
motivo apresentam algumas vantagens em relação aos outros tipos, como por 
exemplo não apresentam perdas como as que ocorrem os motores CC por derivação. 
No entanto também apresentam desvantagens, pois não são capazes de produzir 
uma densidade de fluxo magnético tão intensa quanto a de um campo por derivação 
com alimentação externa. 
2.6 Aplicação de motores CC 
Os motores de corrente contínua são amplamente utilizados quando se deseja 
uma velocidade controlada e precisa, bem como para ajustes finos de modo geral. 
São muito utilizados em brinquedos e equipamentos doméstico movidos a 
bateria, são exemplos: carrinho de controle remoto e máquina de barbear. São usados 
também em eletrodomésticos e máquinas industriais. 
o Motor CC por excitação independente e por derivação: 
Usualmente utilizados par acionar máquinas que realizam movimento de 
avanço, bombas a pistão e compressores. São bem utilizados também quando se 
deseja um torque constante em toda a faixa de rotação. 
o Motor CC em série: 
Usados quando se deseja uma maior tração, como por exemplo em trens 
elétricos e guinchos elétricos. 
o Motor composto: 
Muito usado em acionamentos de máquinas que sofrem uma brusca variação 
de carga, como por exemplo em prensas e tesouras mecânicas. 
17 
 
3. CONCLUSÃO 
Assim como outras máquinas elétricas, os motores CC apresentam o mesmo 
princípio de funcionamento baseado no magnetismo e apresentam aplicações 
específicas, assim apresentando sua relevância dentre as categorias de motores. 
As aplicações de motores elétricos para acionamentos de máquinas e 
equipamentos mecânicos é um assunto muito importante para a economia, pois em 
acionamentos industriais, estimasse que mais da metade da energia elétrica 
consumida é convertida em energia mecânica por motores elétricos. 
Não apenas para a utilização em ambiente industrial, como também para o 
ambiente doméstico, como visto nas aplicações, os motores CC estão presentes 
também em brinquedos e eletrodomésticos. 
Quanto ao seu funcionamento, foi possível concluir que são máquinas elétricas 
acionadas por energia alternada, quando trada em ambiente industrial, porém a 
condição elemento comutador, que mantem o sentido da saída igual ao sentido da 
tensão das espiras. 
Por fim, tratando da análise de funcionamento de uma máquina CC, em 
especial o motor CC é visto que, associadas tanto ao rotor como ao estator, há 
distribuições fixas de fluxo magnético no espaço e que a característica de produção 
de conjugado da máquina CC provém da tendência desses fluxos a se alinhar entre 
si. 
 
 
 
18 
 
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Chapman, Stephen J. Fundamentos de máquinas elétricas [recurso eletrônico] 
– 5. ed. – Porto Alegre: AMGH, 2013. 
Umans, Stephen D. Máquinas elétricas de Fitzgerald e Kingsley [recurso 
eletrônico] – 7. ed. – Porto Alegre: AMGH, 2014. 
Franchi, Claiton M. Acionamentos elétricos – 4.ed – São Paulo: Érica, 2008. 
ÍMÃS E MAGNETOS. Disponível em: < 
https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/CampoMagnetico/imasema
gnetos.php>. Acesso em: 07 maio de 202 
EQUAÇÕES DE MAXWELL. Disponível em: < 
http://fma.if.usp.br/~mlima/teaching/4320292_2012/Cap10.pdf>. Acesso em: 07 maio 
2020 
LEI DA INDUÇÃO DE FARADAY. Disponível em: < 
http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-
2%20FFI0106%20LabFisicaIII/11-LeideInducaodeFaraday.pdf >. Acesso em: 09 maio 
de 2020 
MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES! 
Disponível em: < https://www.mundodaeletrica.com.br/motor-de-corrente-continua-
caracteristicas-e-aplicacoes/>. Acesso em 11 maio de 2020