gasto de energia na indústria está em grande parte relacionados com motores

99% da energia elétrica é gerada por máquinas elétricas

60 a 70% é reconvertida em energia mecânica por meio de máquinas elétricas

motores mal dimensionados são fonte de desperdício de energia e baixos fatores de potência

Troca de energia entre um sistema elétrico e um sistema mecânico através de acoplamento magnético.

Exemplos de aplicaçõesExemplos de aplicações

Alto-falante (converte sinal elétrico em movimento mecânico)

 Microfone (converte movimento mecânico em sinal elétrico)

Relé de contato

Chave magnética

Eletroímã

Máquinas de Corrente Contínua (MCC): muito utilizadas como motores de velocidade variável.

MÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVASMÁQUINAS ELÉTRICAS ROTATIVAS

Máquinas Síncronas: destinadas principalmente à geração de energia elétrica em central termo e hidroelétrica. São máquinas de corrente alternada.

Máquinas Assíncronas: também chamadas de "indução", são utilizadas principalmente como motores em sistemas industriais, podendo ser máquinas de pequeno, médio ou grande porte (baixa e média tensão). Estima-se que 90 % da base instalada de motores na industria sejam de indução.

O motor de indução trifásico é chamados de MIT

Motor Monofásico : largamente utilizado em eletrodomésticos, tem boa eficiência (rendimento) e também são de fácil construção. Geralmente são de baixa potência.

Motor de Passo: é famoso por poder controlar sua posição angular e velocidade, quando possível. Alimentado e controlado por dispositivos eletrônicos tem aplicação extensiva em equipamentos quer requer precisão, por exemplo:

- o controle de micro-câmeras num circuito interno de vigilância,

- em clínicas radiológicas no auxílio de operadores para os mesmos orientarem o posicionamento das pessoas submetidas a uma radiografia,

- furação automática de acordo com instruções em fita sobre as posições dos furos, impressoras, aeromodelos e etc.

Sua utilização é muito ampla e vai desde o

controle de máquinas industriais (robôs)

até pequenas demonstrações num curso de robótica.

MAQUINAS ELÉTRICAS DE CORRENTE CONTÍNUAMAQUINAS ELÉTRICAS DE CORRENTE CONTÍNUA

PARTES CONSTRUTIVAS

ESTATOR- indutor

Carcaça - estrutura de aço ou ferro. Serve de suporte para as partes constituintes da máquina.

Sapatas Polares - são de ferro laminado aparafusado ou soldado na carcaça. A sapata polar é curvada e mais larga do que o núcleo polar, a fim de espalhar o fluxo mais uniformemente.

Interpolos - também estão montados na carcaça, entre os pólos principais e geralmente, possuem menor tamanho.

Enrolamento de campo - as bobinas de campo produzem uma força magnetomotriz adequada à produção do fluxo necessário para gerar uma tensão induzida ou uma força mecânica. Esses enrolamentos se localizam nas sapatas polares.

Escovas coletoras - são constituídas de carvão e grafito colocadas nos estator através de um suporte tipo anel e mantidas por meio de molas. São utilizadas para coletar a corrente contínua para a armadura (motor) ou da armadura para a carga (gerador).

• Os pólos do campo são induzidos por corrente elétrica.• A corrente usada para induzir os pólos (fluxo) é chamada de corrente de campo.• O enrolamento (bobina ou solenóide) é chamada de enrolamento de campo.

• O controle da corrente da campo permite o controle da densidade de fluxo nos pólos.

ROTOR – Armadura- Induzido

Eixo da armadura - imprime a rotação ao núcleo da armadura, enrolamentos e comutador.

Núcleo da armadura - constituído de camadas laminadas de aço

Enrolamento da armadura - composto de bobinas isoladas entre si e do núcleo da armadura e ligadas ao comutador.

Comutador - é segmento de cobre isolado entre si e do eixo. É responsável pelo processo de comutação (ca/cc ou cc/ca).

• Chama-se de enrolamento de armadura ao conjunto de condutores que conduzem corrente e cortam as linhas de fluxo do campo da máquina.

• A magnitude da corrente de armadura controla a força(lei de Lenz), e porconseguinte o torque no eixo da máquina.

CLASSIFICAÇÃO DAS MÁQUINAS C.C:

São classificadas de acordo com a conexão do enrolamento de campo com o enrolamento da armadura.

•Tipo série: o enrolamento da armadura é conectado em série com o enrolamento de campo. O enrolamento de campo série é composto de poucas espiras e condutor de maior diâmetro.

•Tipo “Shunt” (paralelo): o enrolamento de campo é conectado em paralelo com o enrolamento de armadura. O enrolamento de campo shunt possui muitas espiras e o condutor é de pequeno diâmetro.

•Tipo composto: Os dois enrolamentos (série e shunt) são ligados juntos como o enrolamento da armadura.

•Máquinas com excitação independente.

O princípio de funcionamento de um motor de corrente contínua está baseado na força mecânica que atua sobre um condutor imerso num campo magnético, quando sobre ele circula uma corrente elétrica.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DO MOTOR CC

Sabemos que, quando um condutor está imerso num campo magnético, se deslocando com uma certa velocidade dentro deste campo, sobre ele é induzida uma corrente elétrica e, conseqüentemente, uma tensão induzida. Como essa tensão induzida se opõe ao fluxo que a deu origem ( Lei de Lenz) ela é chamada de Força-contra-eletromotriz induzida - fcem simbolizada pelas letras Ec.

Essa fcem gerada pelo movimento do motor é dada por:

Onde:N = número de rotações por minuto;K =constante construtiva da máquina  

NKEc ..

Velocidade do Motor C.CVelocidade do Motor C.C

Como a força-contra-eletromotriz, Ec, varia com a velocidade e o fluxo, podemos chegar na seguinte equação de velocidade (em rpm):

.KEc

N

Esta equação nos diz que a velocidade do motor depende da tensão aplicada na armadura, da corrente na bobina e do valor do fluxo magnético. Note que a velocidade do motor tende ao infinito quando o fluxo tende a zero. Conseqüentemente, não devemos tirar, sob hipótese alguma, a corrente de campo, pois o motor “dispara”.

Equação fundamental do torqueEquação fundamental do torque

A equação para o torque desenvolvido na armadura será em função do fluxo magnético e da corrente da armadura:

IaKT t ..

)(

)(56,9

rpmN

wattsmecanicaPotenciaxT

Entretanto, o torque disponível no eixo do motor é menor que o troque desenvolvido, devido às perdas rotacionais e Joulicas. Portanto, o torque também pode ser obtido através da potencia e da velocidade do rotor.

Motor Tipo Shunt

IaIpIL

Rp

VpIp

VLVpVa

).( VescIaRaVLEc

Motor Tipo Série

IaIsIL

VsVaVL

).( VescIaRaVLEc

Inversão no Sentido de Rotação e Controle de Velocidade

Para inverter o sentido de rotação de qualquer motor CC é necessário inverter a corrente de armadura em relação a corrente de campo. Deve-se inverter somente um deles, e a inversão em ambos os circuitos manterá o mesmo sentido de rotação.

Uma das principais aplicação dos motores de corrente contínua é o acionamento de máquinas com controle preciso de velocidade.

Os métodos mais utilizados para este fim são:•Ajuste da tensão aplicada na armadura do motor;•Ajuste da corrente nas bobinas de campo, ou seja, controle do fluxo magnético do motor;•Combinação dos anteriores.

O controle de velocidade pode ser realizado através de um conversor estático CC ou por meio de um reostato.

AplicaçõesDevido a sua versatilidade nas aplicações, o motor de corrente contínua possui uma grande parcela do mercado de motores elétricos, destacando-se:

- Bombas a pistão- Ferramentas de avanço- Tornos- Bobinadeiras- Mandrilhadoras- Máquinas de moagem- Máquinas têxteis- Guinchos e guindastes- Veículos de tração- Prensas- Máquinas de papel- Indústria química e petroquímica- Indústrias siderúrgicas- Fornos, exaustores, separadores e esteiras para indústria cimenteira e outras.

Rendimento do Motor

Um diagrama de fluxo de potencia é representado abaixo:

Então, o rendimento é obtido por:

perdassaídadePotencia

saídadePotencia

entradaPotencia

saídadePotencia

%