Motores Elétricos CC e CA - Funcionamento, Tipos e Aplicações

Noções Gerais de Motores elétricos Prof Francisco Damasceno Freitas Universidade de Brasília Faculdade de Tecnologia Departamento de Engenharia Elétrica Eletricidade Básica O motor elétrico CC Motores de Corrente Contínua São motores de custo mais elevado e além disso precisam de uma fonte de corrente contínua ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em contínua Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão Por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação O motor elétrico CA Motores de Corrente Alternada São os mais utilizados porque a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em corrente alternada Os principais tipos são Motor síncrono Funciona com velocidade fixa utilizado somente para grandes potências devido ao seu alto custo em tamanhos menores ou quando se necessita de velocidade invariável Motor de indução Funciona normalmente com velocidade constante que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo Devido a sua grande simplicidade robustez e baixo custo é o motor mais utilizado de todos sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas O motor elétrico Motor elétrico é a máquina destinada a transformar energia elétrica em energia mecânica Os tipos mais comuns de motores elétricos são Motores de Corrente Contínua Motores de Corrente Alternada Principais motores elétricos A Motor Universal CA e CC São muitas as suas aplicações podendo ser usado em aspiradores liquidificadores alguns ventiladores furadeiras e etc httpswwwyoutubecomwatchv0C1FrSx95OY Motor de corrente contínua Um motor de corrente contínua ou simplesmente motor contínuo ou motor de corrente contínua é uma máquina elétrica rotativa que transforma energia elétrica na forma de corrente contínua em energia mecânica através de interações eletromagnéticas Praticamente todos os motores elétricos são reversíveis ou seja podem transformar energia mecânica em energia elétrica funcionando como dínamos Tipos de motores de corrente contínua Os motores de corrente contínua são classificados de acordo com a forma como são conectados em Motor série A constituição elétrica do motor em série tem todos os elementos do circuito em série enrolamentos de armadura e indutores O motor série caracterizase por possuir um alto torque na partida e sua velocidade altamente variável em função da carga tornandoo um motor instável Motor composto Um motor composto ou motor de excitação composto é um motor elétrico de corrente contínua cuja excitação é causada por dois enrolamentos indutores independentes um disposto em série com o enrolamento da armadura e outro conectado em derivação com o circuito formado pelos enrolamentos armadura indutor série e indutor auxiliar Motor de derivação Neste tipo de motor elétrico o enrolamento de campo principal é conectado em shunt ou em paralelo com o circuito formado pela armadura e enrolamentos de campo auxiliares Motor elétrico sem escova Este tipo de motor CC não requer contatos elétricos deslizantes escovas no eixo do rotor para funcionar A comutação da corrente que circula nos enrolamentos do estator e portanto a variação da orientação do campo magnético gerado por eles ocorre eletronicamente Esses motores são ideais para puxar máquinas que exigem uma ampla faixa de velocidades com precisão Essa característica fez com que ultimamente esses motores tivessem mais presença em diversos processos industriais Os motores de corrente contínua são usados em tocadiscos CD players e unidades de armazenamento magnético Esses tipos de mecanismos usam motores sem escova de ímã fixo Esses motores fornecem controle de velocidade eficaz e alto torque de partida No campo dos brinquedos os motores elétricos de corrente contínua também são frequentemente selecionados Motores universais Motores Universais Os motores universais são essenciais na maquinaria elétrica moderna operando tanto em corrente alternada quanto contínua com alta velocidade e torque Motores universais O motor universal é um tipo de motor elétrico que pode operar tanto com corrente contínua quanto com corrente alternada monofásica por isso são chamados de universais Motores universais Aplicações Comuns dos Motores Universais Liquidificadores Aspiradores de pó Ferramentas elétricas como furadeiras e serras Desvantagens dos Motores Universais Apesar de suas inúmeras vantagens os motores universais também apresentam algumas desvantagens que devem ser consideradas Desgaste do Escovamento Como muitos motores que usam escovas para conduzir corrente à armadura os motores universais sofrem desgaste ao longo do tempo o que pode reduzir sua vida útil Eficiência Variável A eficiência de um motor universal pode variar dependendo da tensão e da frequência da fonte de alimentação Controle de Velocidade Embora seja possível controlar a velocidade dos motores universais eles não são tão precisos como outros tipos de motores em aplicações que exigem controle rigoroso da velocidade Motor de CA Um motor de corrente alternada CA é um motor elétrico que é alimentado por corrente alternada Os motores elétricos convertem eletricidade em trabalho mecânico rotativo por meio da interação dos campos magnéticos do estator e do rotor Motor de CA síncrono Motor síncrono A velocidade de rotação do rotor é constante e proporcional à frequência da tensão da corrente elétrica à qual está conectado O rotor pode ser de dois tipos Motor síncrono de ímã permanente Motor enrolado no qual os ímãs são substituídos por eletroímãs O enrolamento do motor está localizado no estator Quando a corrente elétrica flui através do enrolamento é gerado um campo magnético que interage com os ímãs ou eletroímãs do rotor Os motores síncronos funcionam como um alternador Este tipo de motor trabalha com correntes trifásicas que podem ser conectadas à corrente elétrica com conexões estrelatriângulo O nome de motor síncrono se deve ao fato de o rotor girar na mesma velocidade do campo magnético do estator A principal aplicação é em máquinas de grande porte com carga variável e que precisam manter uma velocidade constante Motor de CA assíncrono Motor assíncrono ou motor de indução O motor assíncrono tem a característica de que a velocidade de rotação do rotor é menor do que a velocidade com que gira o campo magnético giratório causado pela corrente elétrica que flui através da bobina do estator Este tipo de motor também é conhecido como motor de indução porque pode funcionar como alternador Se aplicarmos uma força externa ao rotor para que adquira uma velocidade de rotação superior à do campo magnético do estator o motor funciona como se fosse um gerador elétrico assíncrono Motor de indução Peças de um motor de indução Arruela Ondulada Carcaça Placa de Identificação Olhal Tampa traseira Pino elástico Tampa defletora Ventilador Anel VRing Chaveta Anel Fixação Tampa Dianteira Rolamento Rotor Rolamento Caixa de Ligação Tampa da Caixa de Ligação Anel VRing Fluxo da potência em um motor O motor elétrico transforma a potência elétrica fornecida em potência mecânica e uma reduzida percentagem em perdas Potência Elétrica Motor Elétrico Potência Mecânica Perdas Fluxo da potência em um motor Energia elétrica Perdas para satas nos enrolamentos Resistência dos enrolamentos Perdas no cobre dos enrolamentos Perdas no metal do estator Perdas por histerese Potência Mecânica Fluxo da potência em um motor As perdas que são inerentes ao processo de transformação são quantificadas através do rendimento mais à frente analisamos melhor os vários tipos de perdas nos motores A Potência Mecânica traduzse basicamente no torque que o motor gera no eixo do rotor O torque é conseqüência direta do efeito originado pela indução magnética do estator em interação com a do rotor Polos em um motor Tensões trifásicas campo girante e polos Tensões trifásicas campo girante e polos Campo girante Velocidade em um motor A velocidade de um motor de indução é essencialmente determinada pela frequência da energia fornecida ao motor e pelo numero de pares de pólos existentes no estator No motor assíncrono ou de indução o campo girante roda a velocidade síncrona como nos motores síncronos A velocidade do campo girante obtêmse pela seguinte expressão Vg velocidade do campo girante f frequência n numero de pares de pólos Velocidade em um motor Vg velocidade do campo síncrono Motores monofásicos Os motores monofásicos são assim chamados porque os seus enrolamentos de campo são ligados diretamente a uma fonte monofásica Os motores de indução monofásicos são a alternativa natural aos motores de indução trifásicos nos locais onde não se dispõe de alimentação trifásica como residências escritórios oficinas e em zonas rurais Pelas o justifica a sua utilização para baixas potências 1 a 2 KW Entre os vários tipos de motores elétricos monofásicos os motores com rotor tipo gaiola destacamse pela simplicidade de fabricação e principalmente pela robustez e manutenção reduzida Por terem somente uma fase de alimentação não possuem um campo girante como os motores trifásicos mas sim um campo magnético pulsante Isto impede que tenham torque de arranque tendo em conta que no rotor se induzem campos magnéticos alinhados com o campo do estator Para solucionar o problema de arranque utilizamse enrolamentos auxiliares que são dimensionados e posicionados de forma a criar uma segunda fase fictícia permitindo a formação do campo girante necessário para o arranque Motores trifásicos O motor de indução trifásico é o tipo mais utilizado tanto na indústria como no ambiente doméstico devido à maioria dos sistemas atuais de distribuição de energia elétrica serem trifásicos de corrente alternada A utilização de motores de indução trifásicos é aconselhável a partir dos 2 KW Para potências inferiores justificase o uso de monofásicos O motor de indução trifásico apresenta vantagens ao monofásico como o arranque mais fácil menor nível de ruído e menor preço para potências superiores a 2KW Motor de indução trifásico em gaiola Motor de indução trifásico em gaiola Motor de indução trifásico em gaiola Motor de indução trifásico em gaiola Motor de indução trifásico em carro elétrico httpswwwyoutubecomwatchvj50dgnR8eA httpswwwyoutubecomwatchvztPWVoEjGDk Motor de indução trifásico em carro elétrico Motor e inversor bateria Princípio básico de funcionamento de um motor CC Princípio básico de funcionamento de um motor CC Princípio básico de funcionamento de um motor CC Princípio básico de funcionamento de um motor CC Princípio básico de funcionamento de um motor CC Link para princípio de funcionamento do motor CC httpswwwyoutubecomwatchvLAtPHANEfQofeatureemblogo Princípio básico de funcionamento de um motor CC Princípio básico de funcionamento de um motor CC Princípio básico de funcionamento de um motor CC Link para alteranador de carro httpswwwyoutubecomwatchvjdSKlg80DjUfeatureembrelend Link sobre RMF resultant magnetic field ou girante httpswwwyoutubecomwatchvLayn3Z5Xls Referências Jorge Eduardo Uliana APOSTILA COMANDO E MOTORES ELÉTRICOS Curso Técnico em Plásticos