Captulo 14

Motor de Corrente Contnua e Motor Universal

Objetivos: Entender o princpio de funcionamento

Analisar as caractersticas operacionais destes motores

ONDE EXISTE ESTE TIPO DE ROTOR?

fonte c.c.

ESPIRA DA BOBINA DO ROTOR

ESCOVAS de CARVO ANIS

O ROTOR BOBINADO DO ALTERNADOR (GERADOR c.a.)

SE ESTE ROTOR FOR COLOCADO ENTRE

DOIS IMS, O QUE OCORRER?

Ocorrer algum movimento do rotor a partir do instante em que uma corrente contnua injetada no rotor?

ANALISEMOS A REGRA DE FLEMING

REGRA de FLEMING

APLIQUEMOS A REGRA DE FLEMING NESTA FIGURA:

O rotor girar continuamente?

CONSTATA-SE QUE O BINRIO DE FORAS ORA ATUA NO SENTIDO HORRIO ORA NO ANTI-HORRIO. PORTANTO, ESTE ROTOR NO GIRA CONTINUAMENTE.

ESTE ROTOR INSERIDO EM UM CAMPO MAGNTICO EXISTE NA FORMA DE GERADOR.

http://geocities.yahoo.com.br/saladefisica3/laboratorio/gerador/gerador.htm

CONCLUSO:

ESTE TIPO DE ROTOR TIL

APENAS COMO GERADOR c.a.

MONOFSICO

Exemplo: ALTERNADOR DO AUTOMVEL

O que ocorrer se os anis coletores forem substitudos por um anel segmentado, denominado COMUTADOR

A CADA MEIA VOLTA H TROCA DE POSIO DAS LMINAS DO COMUTADOR EM RELAO S ESCOVAS

TROCANDO OS ANIS COLETORES POR UM COMUTADOR...

TROCANDO OS ANIS COLETORES POR UM COMUTADOR...

Com o comutador, ocorre a inverso do sentido da corrente na espira do rotor e o binrio de foras atua sempre no mesmo sentido de rotao.

EM GERAL, O CAMPO MAGNTICO (B) NO PROVM DE MS PERMANENTES, MAS DE UMA BOBINA INSTALADA NO ESTATOR TAMBM CONECTADA A UMA FONTE c.c.

A VANTAGEM DESTE CONTROLE VEREMOS MAIS ADIANTE

A existncia de duas bobinas no MOTOR c.c., uma no rotor e outra no estator, originou uma classificao do MOTOR c.c.

Classificao do MOTOR c.c.

Motor c.c. com excitao separada (independente) O enrolamento de campo tem fonte c.c. prpria.

Motor c.c. com excitao shunt (paralela) O enrolamento de campo est conectado em paralelo com o enrolamento do rotor.

Motor c.c. com excitao srie O enrolamento de campo est conectado em srie com o enrolamento do rotor.

Motor c.c. com excitao mista (composta) Neste caso, no estator h duas bobinas, uma em srie e outra em paralelo com a bobina do rotor.

Nas Figuras 14.6(a) a 14.6(d) tem-se as representaes esquemticas destes 4 tipos de excitao:

Figura 14.6 - Tipos de excitao das mquinas de corrente contnua

DESTAQUE: O motor com excitao srie possibilita o seu funcionamento tanto com corrente contnua como com corrente alternada, sendo denominado motor universal.

MOTOR UNIVERSAL

QUAL A IMPORTNCIA DA BOBINA DO ROTOR ESTAR CONECTADA EM SRIE COM A BOBINA DO ESTATOR?

MOTOR UNIVERSAL

Seu princpio de funcionamento o mesmo j descrito para o motor c.c., acrescentando-se que quando se inverte a polaridade da tenso na fonte (fonte c.a.), invertem-se simultaneamente a polaridade do campo magntico no estator e o sentido da corrente no rotor, continuando a ser produzido torque no mesmo sentido.

Caractersticas Operacionais

Em um motor c.c., quando o rotor est em movimento, ocorre o fenmeno da induo de uma fora eletromotriz (f.e.m.) devido ao movimento das espiras do rotor em uma regio com campo magntico gerado pela corrente que circula no enrolamento de campo (Lei de Faraday).

E lembrando da Lei de Lenz, essa f.e.m. (Eg) tem polaridade oposta da tenso aplicada (Ut) nos terminais da bobina do rotor atravs da fonte c.c. externa, sendo por este motivo denominada fora contra-eletromotriz (f.c.e.m).

Assim sendo, tem-se como equao bsica para um motor c.c.:

aagt I.REU +=

ou

a

gta R

EUI

=

Ra a resistncia da bobina do rotor (resistncia de armadura). Ia a corrente no rotor.

Esta expresso pode ser aplicada diretamente ao motor c.c. com excitao independente e para outros tipos tem de se considerar, p.ex., a resistncia do enrolamento de campo no caso do motor c.c. com excitao srie.

O conjugado eletromagntico (torque T) pode ser obtido atravs da expresso:

Pem = T.

Pem a potncia eletromagntica (Pem = Eg.Ia) em Watts

a velocidade em rad/s.

A unidade de T N.m.

Outras relaes:

A fora contra-eletromotriz Eg pode ser obtida por:

Eg = k.n.

k constante de proporcionalidade

n velocidade em r.p.m.

- valor do fluxo magntico em Weber - Wb

Dessa forma, obtm-se:

aat I.R.n.kU += ou .kI.RU

n aat

=

Concluso importante:

A velocidade de rotao em um motor c.c. diretamente proporcional tenso de armadura Ut (rotor) e inversamente proporcional corrente de campo Ic

Detalhe: diretamente proporcional a Ic.

Portanto, necessrio algum tipo de proteo para evitar acelerao excessiva (disparo) do rotor quando h uma diminuio ou, pior ainda, interrupo da corrente de campo.

Acionamento de Motores de Corrente Contnua

Assim como no motor de induo, dependendo do porte (potncia), a partida de um motor c.c. no deve ocorrer conectando-o diretamente fonte c.c., ou seja, aplicando-se tenso nominal em seus terminais pois, em funo do tipo e das caractersticas constru-tivas, a corrente de partida pode atingir de 50 a 80 vezes o valor da corrente nominal.

Portanto, alm da proteo para evitar acelerao excessiva (disparo) do rotor deve-se tambm dispor de algum tipo de dispositivo que limite a corrente de partida.

O acionamento (partida) do motor c.c. deve ocorrer da seguinte forma:

1o Ajustar a fonte c.c. (campo) para que no respectivo ampermetro tenha-se o valor da corrente nominal do circuito de campo (estator) da mquina c.c..

2o. Ajustar a fonte c.c. (armadura) para que no voltmetro tenha-se o valor da tenso nominal do circuito do rotor da mquina c.c..

3o. O rotor comea a girar ao variar o reostato gradativamente.

LER NO MATERIAL DIDTICO COMPARAES ENTRE TIPOS DE MOTORES