acio_motores elétricos

8/18/2019 ACIO_Motores Elétricos

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MOTORES CORRENTECONTÍNUA

Acionamentos

Eletrônicos

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Um motor é uma máquina que converte energia elétrica em energia

mecânica de rotação. Os motores são os responsáveis pelo

funcionamento das máquinas de lavar, das secadoras de roupa, dos

ventiladores, dos condicionadores de ar e da maioria das máquinas

encontradas nas indústrias.

O gerador, por sua vez, é uma máquina que converte energia

mecânica de rotação em energia elétrica. A energia mecânica pode ser

fornecida por uma queda-d’água, vapor, vento, gasolina, óleo diesel ou por

um motor elétrico.

MOTORES CC

MOTORES E GERADORES

O gerador CC mais simples é composto por um enrolamento de armadura

contendo uma única espira que é interceptada pelo campo magnético

gerado.

Com o movimento de rotação da espira ocorre a variação do fluxo

magnético e em decorrência dessa variação surge uma f.e.m.

(Lei da Indução Magnética).

MOTORES CC

GERADOR CC


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MOTORES CC

MOTORES E GERADORES

Baseia-se no princípio de reação de um condutor, inserido em um campo

magnético fixo, percorrido por uma corrente elétrica.

A interação entre esse campo e o campo produzido pela corrente, a qual

circula no condutor, provoca o surgimento de uma força, a qual expulsa o

condutor para fora do campo magnético fixo.

MOTORES CC

FUNCIONAMENTO MOTOR CC

MOTORES CC



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Sob ação da força do campo o rotor movimentasse até a posição XY, quando

ocorre a confrontação do campo magnético na espira (rotor) em relação

ao campo produzido pelos pólos, sendo a força resultante nula, o que

encerraria o movimento.

MOTORES CC


N NS SS S

I

Força

Força

NN

X

Y

N NS SS S

I

Força

Força

NN

X

Y

Torna-se então, necessário a inversão da corrente na espira para que

tenhamos um movimento contínuo. Este problema é resolvido pelo

comutador forçando a inversão da corrente no rotor a cada vez que os

campos se defrontam.

MOTORES CC


MOTORES CC

COMUTADOR

-

+

+

-


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MOTORES CC

FUNCIONAMENTO

MOTORES CC

FUNCIONAMENTO

MOTORES CC

COMPONENTES MÁQUINA CC


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MOTORES CC

COMPONENTES MÁQUINA CC

É a estrutura suporte do conjunto, também tem a finalidade de conduzir o

fluxo magnético, que é gerado pelos pólos de excitação.

MOTORES CC

CARCAÇA

• Parte fixa do motor, que pode conter um ou mais enrolamentos por polo,

todos prontos para receber corrente contínua e produzir um campo

magnético fixo;

• O enrolamento no estator é chamado de enrolamento de campo;

• Cada enrolamento por polo no estator pode conter um enrolamento de

campo paralero (shunt), e o seu interior um enrolamento de campo série;

• Constituído de umas poucas espiras de fio grosso para o campo-série ou

muitas espiras de fio fino para o campo-shunt (em derivação).

MOTORES CC

ESTATOR


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MOTORES CC

ESTATOR

Vista explodida de um motor CC

Fonte: http://www.ted-kyte.com/3D/Pictures

Estator

Porta-escovas e

escova

Rotor

Comutador e pólos

de comutação

Carcaça

Eixo

Pólos de excitação: tem a função de gerar o fluxo magnético,

constituídos de condutores enrolados sobre chapas de aço laminadas cujo

formato se ajusta a armadura e são denominadas de sapatas polares;

Pólos de comutação: são percorridos pela corrente de armadura, com a

finalidade de compensar o efeito de reação da região de comutação,

reduzindo o centelhamento;

MOTORES CC

PÓLOS

Parte do motor que fornece o fluxo magnético necessário para criar o

torque. Têm a finalidade de gerar o fluxo magnético. São constituídos de

condutores enrolados sobre núcleos de chapas de aço laminadas cujas

extremidades possuem um formato que se ajusta a armadura e são

chamadas de sapatas polares.

MOTORES CC

PÓLOS DE EXCITAÇÃO


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As correntes que fluem no enrolamento da armadura criam forças cujos

fluxos magnéticos se opõem à ação do campo principal, alterando e

produzindo centelhas nas escovas.

Para evitar esta ação indesejável da armadura são utilizados interpólos ou

pólos comutadores, que são bobinas de poucas espiras de fio grosso,

enroladas com núcleos laminados estreitos dispostos entre os pólos

principais da máquina que são ligados em série com a armadura.

MOTORES CC

PÓLOS DE COMUTAÇÃO

É um enrolamento distribuído na periferia da sapata polar e percorrido pela corrente

de armadura. Sua finalidade é também compensar a reação de armadura, mas agora

em toda a periferia do rotor, e não somente na região transversal. Evita o

aparecimento de faíscas provocadas por uma diferença de potencial entre as espiras

devido a distribuição não uniforme da indução no entreferro.

MOTORES CC

PÓLOS DE COMPENSAÇÃO

MOTORES CC

PÓLOS


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MOTORES CC

ESTATOR

Parte do motor que conduz a corrente e interage com o fluxo de campo para

criar torque;

MOTORES CC

ARMADURA

Conversor mecânico que transfere energia ao enrolamento do motor, fabricado por

lâminas isoladas de cobre;

Garante que o sentido da corrente que circula nas bobinas da armadura seja

sempre o mesmo, garantindo repulsão contínua entre os campos do estator e do

rotor, o que mantém o motor girando;

MOTORES CC

COMUTADOR


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Parte que está em contato com as escovas. A corrente é distribuída

apropriadamente nas bobinas da armadura por meio das escovas e comutador. É o

conversor mecânico que transfere a energia ao enrolamento do rotor. O comutadoré constituído de lâminas de cobre isoladas uma das outras por meio de lâminas de

mica.

MOTORES CC

COMUTADOR

MOTORES CC

COMUTADOR

MOTORES CC

COMUTADOR

-

+

+

-


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Fabricadas de liga de carbono (material condutor);

Trabalham em constante atrito (deslizando) pelo comutador no movimento de

rotação; Responsáveis pelo contato elétrico da parte fixa do motor com a parte girante;

Parte do circuito através do qual a corrente elétrica é alimentada para a armadura

através da fonte de alimentação. Escovas são feitas de grafite ou metais preciosos.

MOTORES CC

ESCOVAS

Os condutores do induzido interceptam o fluxo do indutor em decorrência

do movimento de rotação.

Pelo princípio de Faraday é gerada nos condutores uma f.e.m. induzida

com o sentido oposto à tensão aplicada no motor (Lei de Lenz). Por se

opor à tensão aplicada ao motor, a tensão induzida nos condutores é

chamada de força contra-eletromotriz (f.c.e.m.).

MOTORES CC

FORÇA CONTRA-ELETROMOTRIZ

As bobinas do campo produzem um campo magnético no estator cujas as

linhas cortam a armadura. Se houver uma força eletromotriz na armadura

(FEM), ela gira e suas bobinas atravessam constantemente as linhas de

campo do estator, criando na armadura a força contra-eleromotriz (FCEM);

Se aplicarmos mais FEM, a corrente e a velocidade aumentam. Se

diminuirmos a FCEM, a velocidade do motor também aumenta;

A velocidade do motor CC está relacionada a FEM aplicada na

armadura e com a FCEM gerada pela armadura no campo magnético

do estator cortando a armadura;

MOTORES CC

FORÇA CONTRA-ELETROMOTRIZ


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Numa bobina retangular formada por uma única espira paralela a um campo

magnético, o sentido da corrente no condutor da esquerda é para fora do

papel, enquanto no condutor do lado direito é para dentro do papel.

Portanto, o condutor da esquerda tende a se deslocar para cima com uma

força F1, e o condutor do lado direito tende a se deslocar para baixo com

uma força igual F2. As duas forças agem de modo a produzir um torque que

faz a bobina girar no sentido horário.

MOTORES CC

SENTIDO DE ROTAÇÃO DA ARMADURA

MOTORES CC


MOTORES CC



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As características potência, torque e velocidade em motores

CC, estão relacionadas na forma como estão conectados seu

enrolamento de campo e armadura. As conexões básicas de uma

máquina CC são:

Série;

Paralelo;

Independente;

MOTORES CC

TIPOS DE EXCITAÇÃO

Terminais 1 e 2 ligados à escovas e em contato com o comutador. Enrolamento do

shunt possui a numeração 5 e 6, e enrolamento em série 3 e 4.

Enrolamento do shunt é formado por muitas espiras de fio de menor seção, enquanto

enrolamento série é formado por poucas espiras de um fio de seção maior.

MOTORES CC

TIPOS DE EXCITAÇÃO

O enrolamento de campo é conectado em série ao enrolamento de armadura.

Para ajuste da velocidade varia-se a tensão de armadura do motor, a característica

desse tipo de ligação é o alto torque de partida que a máquina adquire, mas

esse torque diminui à medida que a velocidade de rotação aumenta. Ideal para

trabalhar com cargas pesadas, como talhas e guindastes.

MOTORES CC

EXCITAÇÃO SÉRIE


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Nessa ligação o enrolamento de campo está em paralelo com a armadura. O

enrolamento nesses casos é constituído de fio muito fino com muitas espiras e por

consequência tem muita resistência elétrica, pois deverá suportar toda a forçaeletromotriz gerada quando se tratar de um gerador, ou então toda a força-

eletromotriz da rede de alimentação no caso de ser um motor.

MOTORES CC

EXCITAÇÃO PARALELO

Quando se necessita de um motor com características intermediárias entre os

dois tipos de excitação (independente e série) utiliza-se essa excitação, também

denominada de mista. O motor possui dois enrolamentos, um em série e outro em

paralelo.

A parte em série do enrolamento de campo pode auxiliar (composto cumulativo) ou se

opor (composto diferencial) à parte paralela do enrolamento de campo. Estes motores

possuem maior conjugado de partida que o motor paralelo devido a série do campo.

MOTORES CC

EXCITAÇÃO COMPOSTA

Enrolamento de campo e armadura são conectados de forma separadas, cada

um a uma fonte de tensão CC independente uma da outra. O ajuste de

velocidade pode ser realizado variando-se ou a tensão de armadura ou a tensão

de campo.

MOTORES CC

EXCITAÇÃO INDEPENDENTE


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Motor de Imã Permanente:

De pequena potência, sendo utilizado na fabricação de brinquedos.

Motor de Campo Série:

Possuem alto torque, sendo utilizado em guindastes e elevadores.

Motor de Campo Paralelo:

Utilizado em máquina de retíficas e tornos CNC, operando com velocidade constante e

precisão.

Motor de Excitação Independente:

Configuração permite total controle de velocidade e torque constante, para qualquer

valor de carga. Utilizados em extrusoras, laminadoras, etc.

Motor Composto: Apresentam características comuns as duas ligações.

MOTORES CC

EXCITAÇÃO INDEPENDENTE

MOTORES CC

SENTIDO DE ROTAÇÃO

A1 F1 F2 B2

(A2)

(B1)

M

+ + - -

A1 B2 F1 F2

HOR + - + -

ANT-HOR - + + -

HOR - + - +

ANT-HOR + - - +

Quando o eixo de uma máquina de corrente contínua (com campo energizado) é

acionado, o fluxo magnético irá induzir na armadura um força eletromotriz (f.e.m).

Então a máquina CC passa a converter a energia mecânica aplicada a seu eixo em

energia elétrica e a fornece (nos terminais de armadura) , para carregamento de

baterias, fornecimento de energia para outra máquina CC ou devolução de energia a

rede (regeneração).

Em suma, todas as características analisadas para motor são válidas para máquina

operando como gerador. Adotando rotação e torque no sentido horário como

positivos, e no sentido anti-horários como negativos, podemos definir os quatro

quadrantes de operação:

MOTORES CC

OPERAÇÃO MÁQUINAS CC


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MOTORES CC

OPERAÇÃO MÁQUINAS CC

Sentido de

Rotação

Conjugado Tipode

Operação

Quadrante

Horário Horário Motor I

Horário Anti-horário Gerador II

Anti-horário Anti-horário Motor III

Anti-horário Horário Gerador IV

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