1607392821045_Projeto motor elétrico

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Motores Elétricos 
Acadêmicos: Alexsandro dos Santos Barreto
	 Mirlane Silva dos Santos
 Tutor externo: Maraiza de Freitas Silva
RESUMO
O tema abordado para o quarto semestre de engenharia de produção é a confecção de um paper, onde será apresentada a construção de um motor de corrente contínua movido a pilha, que ilustraremos e apresentaremos todo o desenvolvimento teórico e prático sobre sua construção, com propósito de compreender o funcionamento dessa máquina que é de extrema importância na atualidade.
Palavra chave: motor elétrico, corrente continua, corrente alternada, maquina elétrica, pilha
INTRODUÇÃO
O ano de 1886 pode ser considerado, como o ano de nascimento da máquina elétrica, pois foi nesta data que o cientista alemão Werner von Siemens inventou o primeiro gerador de corrente contínua auto induzido. Entretanto esta máquina que revolucionou o mundo em poucos anos, foi o último estágio de estudos, pesquisas e invenções de muitos outros cientistas, durante quase três séculos.
Os motores de corrente contínua (motor CC) são máquinas de corrente contínua (MCC), isto é, funcionam tanto como motores quanto geradores de energia elétrica. Como o próprio nome indica, os motores CC são acionados por uma fonte de corrente contínua.
Eles são motores que possuem imãs permanentes ou então têm campo e armadura, neste caso não possuem ímãs permanentes. Os motores de corrente contínua são muito usados e possuem diversas aplicações como por exemplo, brinquedos, eletrodomésticos, máquinas industriais, veículos elétricos, entre outros.
O motor elétrico é um dispositivo cuja finalidade é transformar a energia elétrica a ele aplicada em energia mecânica através de interações eletromagnéticas entre as partes que o constituem. (FRANCISCO, Antônio;2009. p.8)
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Com um fio de cobre esmaltado, fazemos um enrolamento, um campo magnético é produzido pela movimentação de uma carga elétrica e através desse campo podemos transformar em energia cinética.
O magnetismo está intimamente relacionado à eletricidade. Da mesma forma que uma carga elétrica é rodeada por elétrico, a mesma carga é rodeada por campo magnético se estiver em movimento. Esse campo magnético se deve às “distorções” causadas no campo, e foi explicado por Albert Einstein em 1905 na sua teoria especial da relatividade. (Paul, 2008).
Um ímã cria no espaço uma região de influências denominada campo magnético, que lhe possibilita trocar forças de campo magnético com objetos de ferro, níquel, outros ímãs etc. (Glauter e André, 1997, p. 541)
Nenhuma interação é observada quando o ímã é aproximado do enrolamento de cobre. Após remover a película de esmalte (isolante) das extremidades do fio de cobre, ligamos uma pilha entre elas. Com isso, uma corrente elétrica é estabelecida no enrolamento. (Glauter e André, 1997, p. 541)
Se o movimento de cargas elétricas produz magnetismo, onde existe tal movimento em um ímã em barra? A resposta é: nos elétrons dos átomos que constituem um ímã em barra. Esses elétrons estão em constante movimentação. Dois tipos de movimento eletrônico contribuem para o magnetismo: a rotação (spin) do elétron em torno de si mesmo e sua rotação em torno do núcleo. Os elétrons giram em torno do seu próprio eixo, como se fossem piões, ao mesmo tempo em que descrevem uma rotação em torno no núcleo atômico. Na maior parte dos ímãs, é o spin eletrônico que gera a principal contribuição para o magnetismo. (Paul, 2008).
O motor CC possui diversas partes que são essenciais para o seu funcionamento. Abaixo temos uma imagem (figura 1) que apresenta a estrutura interna de um motor de corrente contínua.
Independente do modo de fabricação, o princípio básico de funcionamento dos motores é o mesmo: alimenta-se a parte fixa do motor com energia elétrica, criando-se ali um eletroímã cujo campo magnético vai variar. Esse campo criará uma força. (FRANCISCO, Antônio; 2009. p.9)
Para facilitar o entendimento sobre o funcionamento do motor de corrente contínua, ele é constituído basicamente pelo enrolamento de armadura, enrolamento de campo, comutador e as escovas, onde:
· Enrolamento de armadura: é localizado na parte girante do motor de corrente contínua (rotor), que é responsável por produzir o torque elétrico que o movimenta quando opera como motor, bem como a tensão de saída quando opera como gerador.
· Enrolamento de campo: é a parte fixa da máquina (estator), responsável por criar o fluxo magnético que irá atravessar a armadura. Nele é formado os polos magnéticos norte e sul, criando-se um campo de excitação. Além disso, é importante mencionar o estator do motor CC também pode ser feito por ímãs permanentes;
· Comutador: tem a função de manter a corrente circulando sempre no mesmo sentido na armadura, ou seja, faz com que o torque gerado esteja sempre no mesmo sentido. Quando estão operando como gerador, o comutador tem a função de manter a tensão gerada sempre com a mesma polaridade;
· Escovas: são geralmente feitas de carvão, encarregadas de fazer o contato do enrolamento de armadura para que se possa injetar energia elétrica no enrolamento. Quando está funcionando como gerador ela retira a energia elétrica do enrolamento.
Figura 01 - Estrutura de um motor de corrente contínua.
Fonte: Artigo Mundo da elétrica
“A velocidade rotação do rotor é proporcional à corrente que flui por ele, e pelalei de Ohm, variando a tensão aplicada a seus terminais, conseguimos controlar a velocidade de rotação do motor.”  (GILIO, Aluísio Simone; 2003. p.25).
Variáveis encontradas em um motor:
· 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
“A velocidade rotação do rotor é proporcional à corrente que flui por ele, e pelalei de Ohm, variando a tensão aplicada a seus terminais, conseguimos controlar a velocidade de rotação do motor.”  (GILIO, Aluísio Simone; 2003. p.25).
Abaixo temos um exemplo claro de uma placa de identificação mostrando alguns dados técnicos, referentes as condições ideais de funcionamento de um motor, onde deve se observar para utilização de aplicação em campo para atender determinada atividade e funcionalidade de um equipamento.
Figura 2
Fonte : autor
TABELA COM DADOS ENCONTRADOS EM MOTORES DE CORRENTE ALTERNADA DURANTE VISITA A EMPRESA (X).
	Fabricante
	Rotações
(RPM)
	Tensão
(V)
	Corrente
(A)
	Potência
(CV – HP)
	Frequência
(Hz)
	WEG
	1765
	220/380
	62.2/36.0
	25
	60
	SEW
	1730
	220/380
	4.35/2.50
	1.1
	60
	SEW
	1783
	220/440
	102/51
	30
	60
	SEW
	1430
1730
	220/380
240/460
	19.8/11.4
17.9/10.4
	5.5
5.5
	50
60
Fonte: autor 
3 - MATERIAL E MÉTODOS 
3.1 - MATERIAL 
Para o desenvolvimento do projeto que visa mostrar um pouco da construção de um motor elétrico, sendo ele de corrente alternada, afim de identificar as forças eletromagnéticas e seus campos elétricos, utilizamos alguns materiais: 
· 01 pedaço de acrílico retangular.
· 01 cola super bond.
· 01 lata de cerveja pequena vazia.
· 01 vareta com diâmetro 2,5 mm x 300 mm de aço.
· 02 parafusos pequeno de rosca soberba (para madeira).
· 01 carretel usinado de tecnil.
· 04 ímãs pequenos idênticos. 
· 01 fio de cobre diâmetro de 0,2 mm com aproximadamente 20 m.
· 02 fios de cobre diâmetro de 1,5 mm com 150 mm 
· 02 baterias 9 V.
· 01 interruptor pequeno.
· Material para soldagem (estanho)
· 01 tira de papel oficio.
· Marcador tipo pincel.
· Mangueira de ar 4 mm.
Foram utilizados também algumas ferramentas para desenvolvimento do projeto:
· Furadeira ou parafusadeira.
· Um arco de serra com lâmina de serra.
· Ferro de solda.
· Broca de 2,5 mm.
· Alicate de bico.
· Alicate de corte.
· Estilete.
· Lixa 
3.2-MÉTODOS DE MONTAGEM
Todo o projeto foi feitomanualmente e tentaremos mostrar de forma clara cada passo para a construção do motor de corrente continua desenvolvido neste projeto.
Passo 01. ( Construção do induzido)
1. Determinar o centro de furação da lata na parte de cima e do fundo.
2. Fazer furação de 2,5 na lata com uma parafusadeira e ou furadeira elétrica.
3. Introduzir a haste de 2,5 transpassando a lata deixando sobra da vareta para os dois lados.
4. Passe cola na união da lata com a vareta para travar.
5. Em seguida utilizando uma caneta marcadora, divida a lata em quatro partes.
6. Logo depois localize o centro da lata em cada quadrante feito anteriormente.
7. Cole um imã em cada ponto central do quadrante da lata.
8. Corte 02 pedaços do acrílico no mesmo tamanho (20 mm x 70 mm) e faça uma furação 2,5 na parte superior par apoio da haste.
9. Passe a haste da lata pelo furo e verifique se gira livremente, caso precise repasse a broca novamente ou passe uma um pouco maior.
10. Coloque uma base em cada lado e veja a distância correta para não travar a lata e cole na base de acrílico.
11. Após colada na base verifique novamente o giro livre da haste juntamente com a lata.
12. Corte uma tira de papel ofício de aproximadamente 25 mm de largura.
13. Cole no lado maior da haste, após a base enrolando no eixo em um mesmo ponto e cole novamente a extremidade.
14. Utilizando a caneta transfira o quadrante da lata para o papel, marcando 04 listras.
15. Corte 04 tiras de fio 1,5 iguais com aproximadamente 30 mm de comprimento e cole na marcação feita no papel.
16. Após secar utilize um alicate de bico para dobrar a extremidade que fica fora do papel e encoste na haste deixando no mesmo alinhamento da marcação.
17. Em seguida faça uma solda estanhada das pontas do fio com o eixo.
Passo 02 ( Construção da bobina que fará o papel do estator de um motor)
1. Pegar o carretel e passar o fio 0,2 mm deixando sobra na extremidade do cabo.
2. Começar a girar distribuindo em todo o fio no eixo do carretel contando 1000 voltas. 
3. Ao finalizar 1000 voltas deixe sobra de cabo na outra extremidade.
4. Utilize cola para travar o cabo na bobina afim de evitar folgar a bobina de cabo.
5. Em seguida utilize uma bateria de 9 V ligando as extremidades do cabo em cada polo da mesma e comprove a imantação do imã em um dos lados da bobina.
 Passo 03 ( Fazendo a ligação elétrica) 
1. Corte 02 pedaços de fio 1,5 com aproximadamente 150 mm e faça um olhal próximo a extremidade.
2. Coloque sobre a base e marque o posicionamento dos fios próximos a haste e próximo ao quadrante de cobre ( onde enrolou o papel).
3. Cole o interruptor na base de acrílico.
4. Faça a ligação de uma das extremidades do fio da bobina,, com um pino do interruptor.
5. A outra extremidade conecte ao fio de 1,5 que toca no quadrante dos cabos no papel.
6. Ligue o outro pino do interruptor a polo negativo da bateria, depois ligue o polo positivo da bateria ao polo negativo de outra bateria, sempre estanhando para evitar folga.
7. Conecte o polo positivo da segunda bateria ligada em série ao cabo de 1,5 que interliga no eixo.
Passo 04 (Testando o projeto)
1. Ajuste o fio de 1,5 que toca os 4 fios de cobre de modo que quando gire toque somente um de cada vez e com o máximo de tempo deixando um intervalo sem tocar para causar intermitência. 
2. Ajuste o outro fio de 1,5 de modo que fique o tempo todo em contato com o eixo.
3. Ligue o interruptor e verifique em qual sentido de giro o campo está atuando.
4. Em seguida der um pequeno giro na haste para impulsionar o movimento do rotor e observe.
5. Desligue o interruptor e verifique a parada do motor.
4-RESULTADOS E DISCUSSÃO
Durante o desenvolvimento do projeto tivemos muita dificuldade na construção da bobina ideal para obter um campo magnético necessário para gerar força eletromotriz no induzido, pois não tínhamos recursos necessários para medir a magnetismo dos imãs utilizados e chegar a uma unidade de medida para os números de espiras e diâmetro ideal do cabo.
Para chegar a um denominador comum e alcançarmos êxito na experiência foram necessários 04 testes, até conseguirmos o ponto ideal do campo, gerando força para movimentação.
Teste 01 – Foi feito uma espira de 500 voltas com cabo de 0,2 mm de secção, gerando um campo magnético com baixa intensidade, pois não conseguia movimentar o imã com eficiência.
Teste 02 – Foi feita uma espira de 300 voltas com cabo de 0,2 mm de secção, gerando um campo magnético com baixíssima intensidade, pois não gerou nenhum movimento no imã, ficando totalmente na inércia.
Teste 03 – Foi feita uma espira de 1000 voltas com cabo de 0,2 mm de secção, gerando um campo magnético com intensidade maior, assim conseguindo uma imantação razoável do material utilizado.
Teste 04 – Aumentamos de 9V para 18 V, com a utilização de duas baterias ligadas em série de 9 V. com isso conseguimos circular uma corrente maior nas espiras ganhando mais força no campo magnético e assim obtivemos um resultado satisfatório, gerando movimento rotacional do nosso protótipo de motor de corrente continua.
Também notamos um pequeno detalhe na construção do projeto, que um motor de corrente contínua precisa ter intervalos intermitentes na alimentação do sistema para fazer com que o campo obtenha a rotação contínua, esse foi o ponto crítico também durante os ajustes para chegar no bom desempenho de giro do motor.
Por fim realizamos a atividade com êxito, alcançando o objetivo final do desenvolvimento proposto, garantindo rotação constante e parada por corte de corrente através de um dispositivo, interruptor, inserido no sistema elétrico.
Tabela de dados encontrados no motor de corrente contínua do experimento.
	Peso (g)
	Tensão da pilha (V)
	Medidas da bobina (mm)
	Número de espiras.
	Aprox. 500 g
	18 v
	Diâm. Inicial =10
Diâm. Final =25
Comprimento=10
	1000 
(fio de 0,2mm)
Fonte : autor
5-CONCLUSÃO
Podemos dizer que essa experiência nos trouxe bastante aprendizado, pois tivemos a oportunidade de reunir a teoria e a prática do princípio de funcionamento básico de um motor elétrico, assim como um entendimento das forças que são necessárias para transformar energia elétrica em energia cinética, com todas as suas grandezas e as correlações existentes entre elas.
REFERÊNCIAS
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico
https://www.mundodaeletrica.com.br/motor-de-corrente-continua-caracteristicas-e-aplicacoes/
https://pt.scribd.com/document/207967029/FICHA-CITACAO-MOTORES-ELETRICOS
Alexsandro dos Santos Barreto RA: 2521145
Mirlane Silva dos Santos RA: 2138627
Tutora Maraíza de Freitas Silva 
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI – ENG 0126 – Prática do Módulo IV - 07/12/2020