Motores Elétricos pdf

Prévia do material em texto

Motores Elétricos 
 
Os motores elétricos têm a função de transformar energia elétrica em energia 
mecânica, podendo, desta forma, ser aplicado em diversas situações 
proporcionando uma operação com baixa produção de ruídos, economia de 
diversos tipos de combustíveis, e, consequentemente, redução de emissões 
prejudiciais ao meio ambiente. 
 
Motor de Corrente Contínua 
Os motores de corrente contínua (MCC) possuem em si duas funcionalidades, 
podendo ser utilizados como geradores de energia elétrica e motores em 
diversas aplicações. 
De acordo com o seu próprio nome, os MCC são alimentados por uma fonte de 
corrente contínua, ou seja, jamais alterará o seu sentido, sendo sempre positiva 
ou negativa. 
Atualmente, com o desenvolvimento de novas técnicas de acionamento com 
corrente alternada (CA), têm se tornado mais benéfico e viável economicamente 
a substituição dos motores de corrente contínua (CC) pelos motores de indução 
acionados por inversores de frequência, porém, mesmo com o lado econômico 
em desvantagem, o MCC ainda apresenta vantagens em algumas aplicações, 
como por exemplo: máquinas de papel, extrusoras, prensas, elevadores, etc. 
Vantagens 
• Controle de velocidade para uma ampla faixa de valores acima e abaixo 
do valor nominal; 
• Excelente maleabilidade em situações de aceleração, frenagem e 
reversão de sentido de rotação; 
• Variação de velocidade com torque constante; 
• Necessidade de conversores menores para controle. 
Desvantagens 
• Maior necessidade de manutenção devido ao desgaste entre as escovas 
com o comutador; 
• Maior preço (comparado à um motor de CA da mesma potência); 
• Tamanho superior aos MCA da mesma potência; 
• Inoperante em ambientes explosivos. 
 
 
Figura 1: Micro MCC 
 
Figura 2: Motor CC (Corrente Contínua) e seus componentes 
 
 
 
 
 
 
Modelagem do MCC 
 
 
Figura 3: Modelagem de um MCC 
 
• Va =Tensão de armadura; 
• Ia = Corrente de armadura; 
• La = Indutância do enrolamento de armadura; 
• Ra = Resistência do enrolamento de armadura; 
• Ea = Tensão induzida na armadura; 
• Vf = Tensão de campo; 
• If = Corrente de campo; 
• Lf = Indutância do enrolamento de campo; 
• Rf= Resistência do enrolamento de campo; 
• ∅f = Fluxo magnético do enrolamento de campo; 
 
Classificações 
 
Os motores de corrente contínua são classificados de acordo com o modo de 
conexão do indutor e das bobinas induzidas. 
 
Motor série 
Os enrolamentos do indutor e da armadura são ligados em série, proporcionando 
um alto torque e rápida aceleração, o que faz com que o mesmo seja utilizado 
em aplicações que dependem muito destas características, como por exemplo: 
trens elétricos, bondes elétricos e guinchos elétricos. 
 
Figura 4: Bonde elétrico em Lisboa – Portugal 
 
Motor paralelo 
Os enrolamentos induzidos e o indutor são ligados em paralelo, proporcionando 
fácil regulagem de velocidade e podendo ser utilizado em equipamentos como: 
máquinas, ferramentas, elevadores, esteiras etc. 
Figura 5: Ferramentas elétricas Makita 
 
Motor composto 
O motor composto nada mais é do que um “misto” dos dois motores (paralelo e 
em série). Por sua vez, possuí a vantagem de manter a performance da 
velocidade ao estar operando com carga, podendo desta forma ser utilizado em 
acionamento de máquinas que são submetidas à bruscas variações de cargas, 
como por exemplo: prensas e tesouras mecânicas. 
 
Figura 6: Prensa elétrica Agme 
 
Motor de excitação independente 
O nome deste motor deve-se ao fato de que o mesmo possuí alimentação 
independente, sendo uma para o indutor e outra para armadura. Geralmente são 
utilizados em acionamento de máquinas operatrizes, como por exemplo, 
ferramentas de avanço, bombas à pistão, compressores. Possuí como sua maior 
vantagem o torque constante em toda faixa de rotação. 
 
Figura 7: Compressor elétrico Chicago Pneumatic 
 
Tipos de motor 
 
Motor de passo 
Possuem várias bobinas que, quando são energizadas de acordo com uma 
sequência, fazem com o que o seu eixo se mova de acordo com ângulos exatos, 
submúltiplos de 360. 
Estes são utilizados em aplicações que exigem alta precisão, como por exemplo, 
a impressora 3D, que vem com um enorme crescimento no mercado e cada vez 
mais exigirá uma impressão com ótima qualidade superficial, podendo até 
mesmo substituir a usinagem atualmente utilizada no mercado, a qual exige 
muito mais material e processos de reciclagem do mesmo. 
Entretanto, o motor de passo tem suas limitações, como por exemplo o torque 
muito baixo, o que faz com que suas aplicações sejam ligeiramente minimizadas 
em diversas demandas. 
 
 
Figura 8: Impressora 3D imprimindo um bloco de um motor à combustão interna 
 
 
Servo Motor 
Conhecido popularmente como servo, este tipo de motor normalmente é utilizado 
em aplicações de robótica, como por exemplo, modelismo (aviões, carros, 
barcos, ambos à controle remoto), podendo ser controlado por um sinal PWM, 
utilizado para posicionar e manter um objeto em uma determinada posição. 
Na maioria dos casos, os servos motores possuem uma limitação de rotação 
(180º), diferente dos motores de passo. 
 
Figura 9: Micro Servo Motor 
Motor brushless 
Conforme seu próprio nome indica, este motor não possuí escovas, ou seja, não 
depende das mesmas para funcionar. 
Este tipo motor tem diversas vantagens, tais como: maior intervalo entre as 
manutenções, pouca geração de ruídos, maior densidade de potência e faixa de 
velocidade. 
Por conta disto, torna-se o tipo ideal para ser aplicado em drones e aeromodelos, 
devido à sua alta velocidade de rotação e ao seu peso leve. 
No entanto, o motor brushless possuí um valor elevado e uma construção 
complexa, tornando-se inviável em algumas aplicações. 
 
Figura 10: Drone DJI Mavic 2 Pro 
Motor de Corrente Alternada 
 
O motor de corrente alternada é também denominado como motor de indução. 
Diferentemente dos motores de corrente contínua, o MCA não transmite energia 
ao rotor por condução, mas sim por indução. 
Atualmente, existem três tipos de motores de corrente alternada (universal, 
síncrono, assíncrono), colocando-os como os mais utilizados na atualidade, 
perdendo apenas para aplicações que dependem muito de uma grande variação 
de velocidade, por exemplo. 
 
Figura 11: Motor de Corrente Alternada e seus componentes 
 
Tipos de Motor 
 
Motor Universal 
Este tipo de motor tem como principal característica a maleabilidade de sua fonte 
de alimentação, podendo ser tanto corrente contínua quanto corrente alternada. 
Para tornar isto possível, sua construção possuí algumas diferenças frente à um 
MCC, tais como: 
• Os núcleos polares e todo o circuito magnético são construídos com 
placas de ferro de silício isoladas e empilhadas, com o intuito de reduzir 
as perdas de energia por correntes parasitárias, ocasionadas por 
variações de fluxo magnético quando conectadas à uma rede de corrente 
alternada. 
• Menor número de voltar no indutor para não saturar magneticamente o 
núcleo e assim reduzir as perdas devido às correntes de Foucault e 
histerese, aumentar a intensidade da corrente e, portanto, o torque do 
motor, melhorando também a sua potência. 
• Aumento do número de voltas na armadura para compensar a diminuição 
do fluxo devido ao menor número de voltas do indutor. 
Este motor consegue se enquadrar em diversas aplicações, devido ao seu baixo 
custo de aquisição e sua alta velocidade de rotação, podendo ser empregado 
em objetos com tamanhos reduzidos, como pequenos eletrodomésticos, 
máquinas portáteis etc. 
 
Figura 12: Aspirador de pó Vonder equipado com um motor universal 
 
Motor síncrono 
Neste motor, temos a característica da velocidade constante de rotação 
dependente da frequência da tensão da rede elétrica à qual está conectada e do 
número de pares de pólos do motor, o que faz com que esta seja denominada 
“velocidadede sincronismo”. 
Estes têm o funcionamento semelhante ao de um alternador. 
Devido à sua adaptabilidade a todos os tipos de ambiente e ao fato de operarem 
com alto rendimento, os motores síncronos são utilizados em grande parte das 
indústrias, tais como: mineração, siderurgia, papel e celulose, saneamento, 
química, petroquímica, cimento, borracha, transmissão de energia. 
Uma curiosidade referente a este tipo de motor, é que eles não possuem um 
sistema de partida independente, necessitando de um agente auxiliar para tal 
ação, onde geralmente é empregado um motor de indução, tipo gaiola. 
 
Figura 13: Motor Síncrono Weg 
 
Motor assíncrono 
O motor assíncrono trifásico consiste em um rotor e um estator. A fim de poder 
induzir uma corrente elétrica no rotor, é necessário que ele seja submetido à uma 
variação do fluxo magnético gerado pelo estator na frequência de energia ou 
sincronismo, sendo desmagnetizado quando atinge o sincronismo, uma vez que 
não vê variação de fluxo magnético. Por este motivo, o motor gira a uma 
velocidade diferente do campo do estator e, portanto, gira de maneira 
assíncrona. 
Por conta de sua robustez e do seu valor de mercado mais barato, este tipo de 
motor é o mais empregado nas indústrias. Outro fator contribuinte para este fato 
é de que sua manutenção possuí maior facilidade, reduzindo também os custos 
de mão de obra neste caso. 
Contudo, a desvantagem é que o motor assíncrono não pode ser aplicado em 
máquinas que dependem da variação de velocidade, pois ele não possui este 
recurso. 
Há duas classificações para este tipo de motor, conforme a seguir: 
• Motor assíncrono trifásico: utiliza corrente de 400 volts. 
• Motor assíncrono monofásico: utiliza corrente de 230 volts. 
• Motor de caixa de esquilo: sendo a maior parte dos motores assíncronos, 
este tipo é construído por uma série de barras dispostas nas ranhuras da 
coroa do rotor, unidas em suas extremidades a dois anéis. O torque de 
partida é pequeno e a intensidade que eles absorvem é alta. 
• Motor do rotor do rotor: neste tipo, as ranhuras da coroa do rotor são 
inseridas os rolamentos unidos por um ponto comum. Este tipo de motor 
possuí anéis de cobre, chamados anéis deslizantes que rodam com o eixo 
que faz contato entre ele e algumas escovas que permitirão conectar os 
enrolamentos do rotor com o exterior. Sua vantagem se da no fato de que 
eles permitem um início progressivo por meio de resistores. 
 
Figura 14: Motor Assíncrono Weg