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FUMEP Fundao Municipal de Ensino de Piracicaba EEP - Escola de Engenharia de Piracicaba

Engenharia Mecatrnica

Laboratrio de Fsica ll

Motores Eltricos

Relatrio 08

Prof. Julio Cesar Martins De Oliveira

QUILAS DA SILVA GRECCHI JEOV JESUS DE SANTANA

RA 260100470 RA 268101141

Piracicaba - SP 15 de Novembro de 2011. 1

Sumrio1. INTRODUO .................................................................................................................. 3 1.1. Objetivo ....................................................................................................................... 3 2. FUNDAMENTOS TERICOS: ........................................................................................ 3 2.1. Introduo; ................................................................................................................... 3 a) Por dentro de um motor de corrente contnua .......................................................... 3 b) O motor eltrico de um brinquedo ........................................................................... 4 c) Outras peas de motores eltricos ............................................................................ 5 d) Eletroms e motores ................................................................................................ 6 e) Armadura, comutador e escovas .............................................................................. 8 f) Como interagem as partes do motor eltrico ............................................................... 8 g) Motores em todos os lugares .................................................................................... 9 2.2. Historia; ..................................................................................................................... 10 2.3. Tipo de motores eltricos;.......................................................................................... 11 a) Motores de corrente contnua; ................................................................................ 12 b) Motor de corrente alternada; .................................................................................. 12 c) O que faz girar o rotor do motor eltrico? .............................................................. 15 d) Fora em um condutor............................................................................................ 16 e) Sentido da fora ...................................................................................................... 17 f) Torque em um campo magnetico ............................................................................... 17 3. MATERIAIS UTILIZADOS : ......................................................................................... 18 4. PROCEDIMENTOS; ....................................................................................................... 19 4.1. Para Calculo do Experimento; .................................................................................. 19 5. CONCLUSO; ................................................................................................................. 19 6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................. 21

ndice de figurasFigura 1 Motor eltrico ............................................................................................................... 3 Figura 2 Peas de um motor eltrico .......................................................................................... 4 Figura 3 motor de um brinquedo ................................................................................................ 4 Figura 4 Tampa de um motor de brinquedo ............................................................................... 5 Figura 5 Rotor de um motor de brinquedo ................................................................................. 5 Figura 6 Estator de um motor de brinquedo ............................................................................... 6 Figura 7 carcaa e ims para formar um estator criar campo magntico .................................. 6 Figura 8 Eletrom em um m tipo ferradura ............................................................................ 7 Figura 9 Armadura ..................................................................................................................... 8 Figura 10 Escovas e Comutador ................................................................................................. 8 Figura 11 partes de um motor .................................................................................................... 8 Figura 12 Partes de um motor .................................................................................................. 12 Figura 13 Regra da Mo Direita. .............................................................................................. 17 Figura 14 Motor de Corrente Continua .................................................................................... 18 Figura 15 Projeto Motor finalizado .......................................................................................... 20

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1. INTRODUO

1.1.

Objetivo

Construir um motor eltrico e demonstrar seu funcionamento.

2. FUNDAMENTOS TERICOS:

2.1.

Introduo;

Motores eltricos esto por toda parte! Em sua casa, praticamente tudo que se move devido eletricidade usa um motor eltrico CA (corrente alternada) ou CC (corrente contnua).

Figura 1 Motor eltrico

Entender como funciona um motor eltrico ajuda a aprender muito sobre ms, eletroms e eletricidade em geral.

a)

Por dentro de um motor de corrente contnua

Vamos comear examinando o esquema geral de um simples motor eltrico CC de dois plos. Um motor simples tem seis partes, conforme mostrado no esquema abaixo:

armadura ou rotor comutador escovas eixo m de campo fonte de alimentao CC de qualquer tipo

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Figura 2 Peas de um motor eltrico

Um motor eltrico funciona basicamente devido a ms e magnetismo: um motor usa ms para criar movimento. Se voc j brincou com ms, conhece a lei fundamental de todos eles: plos opostos se atraem e plos iguais se repelem. Se voc pegar duas barras de m com as extremidades marcadas "norte" e "sul", ento a extremidade norte de um m atrair a extremidade sul do outro. Por outro lado, a extremidade norte de um m repelir a extremidade norte do outro (assim como a sul repelir a sul). Dentro de um motor eltrico essas foras de atrao e repulso criam movimento de rotao. No esquema acima, voc pode ver dois ms no motor: a armadura (ou rotor) um eletrom, ao passo que o m de campo um m permanente (o m de campo tambm pode ser um eletrom, mas na maioria dos motores pequenos isso no acontece, para economizar energia).

b) O motor eltrico de um brinquedoO motor apresentado aqui um motor eltrico simples, normalmente usado em brinquedos:

Figura 3 motor de um brinquedo

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Como voc pode observar, este um motor pequeno, com dimetro pouco maior do que uma moeda de 50 centavos. Do lado de fora esto a carcaa de ao que compe o corpo do motor, um eixo, uma tampa de nilon e dois fios para ligar pilha. Se voc conectar os fios do motor a uma pilha de lanterna, o eixo gira. Se voc inverter os fios, ele gira na direo oposta. A seguir esto duas outras vistas do mesmo motor. Observe as duas fendas na lateral da carcaa de ao na figura 3 - a finalidade delas ficar evidente na seqncia do texto. A tampa de nilon mantida no lugar por duas lingetas que fazem parte da carcaa de ao. Pressionando as lingetas para baixo possvel liberar a tampa e remov-la. Dentro das tampas esto as escovas do motor. Essas escovas transferem energia da bateria para o comutador enquanto o motor gira:

Figura 4 Tampa de um motor de brinquedo

c) Outras peas de motores eltricosO eixo sustenta a armadura e o comutador. A armadura um conjunto de eletroms (neste caso, trs). A armadura neste motor um conjunto de finas placas de metal unidas, com fios de cobre enrolados em volta de cada um dos trs plos da armadura. As duas pontas de cada fio (um fio para cada plo) so soldadas em um terminal e ento cada um dos trs terminais ligado a uma das placas do comutador. As figuras abaixo facilitam a viso da armadura dos terminais e do comutador:

Figura 5 Rotor de um motor de brinquedo

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A pea final de qualquer motor eltrico CC o m de campo. O m de campo neste motor formado pela prpria carcaa, mais os dois ms permanentes curvos:

Figura 6 Estator de um motor de brinquedo

Figura 7 carcaa e ims para formar um estator criar campo magntico

Uma extremidade de cada m fica encostada na fenda da carcaa, e o clipe de reteno pressiona as outras extremidades de ambos os ms .

d) Eletroms e motoresPara entender como um motor eltrico funciona importante entender como o eletrom funciona. Um eletrom a base de um motor eltrico. Voc pode entender como um motor funciona imaginando a seguinte situao. Digamos que voc tenha criado um eletrom simples enrolando 100 voltas de fio em um prego e conectando os terminais do fio a uma pilha. O prego

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se transforma em um m e tem um plo norte e um plo sul enquanto a bateria estiver conectada. Agora digamos que voc pegue seu eletrom feito com prego, atravesse um eixo no meio do prego e o suspenda no meio de um m tipo ferradura, conforme mostrado na figura abaixo. Se voc ligar uma bateria ao eletrom de modo que o plo norte aparea conforme mostrado, a lei bsica do magnetismo diz a voc o que acontecer: o plo norte do eletrom ser repelido pelo plo norte do m tipo ferradura e atrado pelo plo sul do m tipo ferradura. O plo sul do eletrom ser repelido de maneira similar. O prego se mover metade de uma volta e ento parar na posio mostrada.

Figura 8 Eletrom em um m tipo ferradura

Voc pode ver que esse movimento de meia-volta simplesmente devido maneira como ms se atraem e repelem naturalmente. O importante para um motor eltrico ir uma etapa adiante, de modo que, no momento em que esse movimento de meia-volta se completar, o campo do eletrom tenha o sentido invertido. A inverso faz com que o eletrom complete outra meia-volta de movimento. Para inverter o campo magntico basta mudar a direo do fluxo dos eltrons no fio (invertendo a corrente que vem da bateria). Se o campo do eletrom for invertido precisamente no momento final da meia-volta de movimento, o motor eltrico girar livremente.

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e) Armadura, comutador e escovas

Veja a imagem da pgina anterior. A armadura ocupa o lugar do prego em um motor eltrico. A armadura um eletrom feito enrolando-se fio fino em volta de dois ou mais plos de um ncleo de metal. A armadura possui um eixo, e o comutador conectado ao eixo. No diagrama direita h trs diferentes imagens da mesma armadura: frontal, lateral e na direo do eixo. Na imagem na direo do eixo, a bobina foi ocultada para deixar o comutador mais destacado. Voc pode ver que o comutador simplesmente um par de placas presas ao eixo. Essas placas fornecem duas conexes para a bobina do eletrom. O trabalho de "inverso do campo eltrico" de um motor eltrico feito por duas peas: o comutador e as escovas.

Figura 9 Armadura

A figura direita mostra como o comutador e as escovas trabalham em conjunto para fazer com que a corrente flua para o eletrom e tambm para inverter o sentido em que os eltrons esto fluindo exatamente no momento correto. Os contatos do comutador so fixados ao eixo do eletrom, de modo que eles giram junto com este. As escovas so somente duas peas de metal flexvel ou grafite que fazem contato com o comutador.Figura 10 Escovas e Comutador

f) Como interagem as partes do motor eltricoJuntando todas essas peas, surge um motor eltrico:

Figura 11 partes de um motor

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Nesta figura, a bobina da armadura foi ocultada de modo que fique mais fcil ver o comutador em ao. O importante a ser observado que, medida que a armadura passa pela posio horizontal, os plos do eletrom so invertidos. Devido inverso, o plo norte do eletrom fica sempre acima do eixo, de modo que ele possa repelir o campo magntico do plo norte do m de campo e atrair o do plo sul do m campo. Se voc puder pegar um pequeno motor eltrico, ver que ele possui as mesmas peas descritas acima: dois pequenos ms permanentes, um comutador, duas escovas e um eletrom feito enrolando-se fio ao redor de uma pea de metal. Entretanto, quase sempre o rotor ter trs plos em vez de dois, como explicado neste artigo. H duas boas razes para que um motor tenha trs plos:

fazer com que o motor tenha uma melhor dinmica. Em um motor de dois plos, se o eletrom estiver no ponto de equilbrio, na horizontal perfeita entre os dois plos do campo magntico, quando o motor der partida, a armadura pode travar. Isso nunca ocorre em um motor de trs plos. a cada vez que o comutador atinge o ponto em que ele inverte o campo em um motor de dois plos, o comutador coloca a bateria em curto-circuito (conecta diretamente os terminais positivo e negativo) durante um momento. Isso gasta energia e descarrega a bateria sem necessidade. Um motor de trs plos tambm resolve esse problema.

possvel ter qualquer nmero de plos, dependendo do tamanho do motor e da aplicao especfica para a qual ser usado.

g) Motores em todos os lugaresExamine sua casa e descobrir que ela est cheia de motores eltricos. Este uma experincia interessante: ande pela sua casa e conte todos os motores que encontrar. Comeando pela cozinha, h motores: no exaustor sobre o fogo e no forno de microondas na batedeira no abridor de latas na geladeira - na realidade, dois ou trs: um para o compressor, um no ventilador dentro da geladeira e tambm um no fabricador de cubos de gelo no misturador provavelmente, at no relgio do forno Na lavanderia, h um motor eltrico: na lava-roupas na secadora na chave eltrica para parafusos no aspirador de p na serra eltrica na furadeira eltrica Mesmo no banheiro, h um motor: na escova de dente eltrica no secador de cabelos no barbeador eltrico O seu carro est cheio de motores eltricos: vidros eltricos (um motor para cada janela) ventiladores do aquecedor e do radiador limpadores de pra-brisas motor de partida antena eltrica do rdio Alm disso, h motores em todos os outros locais: diversos no videocassete diversos no gravador de CD ou no gravador de fitas muitos em um computador (cada disco rgido tem dois ou trs) a maioria dos brinquedos que se movem tem pelo menos um motor relgios eltricos

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porta automtica de garagem bombas de aqurio Andando pela casa, contei mais de 50 motores eltricos localizados em todos os tipos de dispositivos. Tudo que se move usa um motor eltrico.

2.2.

Historia;

O ano de 1886 pode ser considerado, como o ano de nascimento da mquina eltrica, pois foi nesta data que o cientista alemo Werner von Siemens inventou o primeiro gerador de corrente contnua auto-induzido. Entretanto esta mquina que revolucionou o mundo em poucos anos, foi o ltimo estgio de estudos, pesquisas e invenes de muitos outros cientistas, durante quase trs sculos. Em 1600 o cientista ingls William Gilbert publicou, em Londres a obra intitulada De Magnete, descrevendo a fora de atraco magntica. O fenmeno da electricidade esttica j havia sido observado antes pelo grego Tales, em 641 a.C., ele verificou que ao friccionar uma pea de mbar com um pano, esta adquiria a propriedade de atrair corpos leves, como plos, penas, cinzas, etc. A primeira mquina eletrosttica foi construda em 1663 pelo alemo Otto von Guericke e aperfeioada em 1775 pelo suo Martin Planta. O fsico dinamarqus Hans Christian Oersted, ao fazer experincias com correntes elctricas, verificou em 1820 que a agulha magntica de uma bssola era desviada de sua posio nortesul quando esta passava perto de um condutor no qual circulava corrente elctrica. Esta observao permitiu a Oersted reconhecer a ntima entre o magnetismo e a electricidade, dando assim, o primeiro passo para em direco ao desenvolvimento do motor elctrico. O sapateiro ingls William Sturgeon que paralelamente com sua profisso, estudava electricidade nas horas de folga baseando-se na descoberta de Oersted constatou, em 1825, que um ncleo de ferro envolto por um fio condutor elctrico transformava-se em um man quando se aplicava uma corrente elctrica, observando tambm que a fora do man cessava to logo a corrente fosse interrompida. Estava inventado o eletroman, que seria de fundamental importncia na construo de mquinas elctricas girantes. Grande sucesso obteve o motor elctrico desenvolvido pelo arquitecto e professor de fsica Moritz Hermann von Jacobi que, em 1838, aplicou-o a um bote. Alimentados por clulas de baterias, o bote transportou 14 passageiros e navegou a uma velocidade de 4,8 quilmetros por hora. Somente em 1886 Siemens contruiu um gerador sem a utilizao de man permanente, provando que a tenso necessria para o magnetismo poderia ser retirado do prprio enrolamento do rotor, isto , que a mquina podia se auto-excitar. O primeiro dnamo de Werner Siemens possua uma potncia de aproximadamente 30 watts e uma rotao de 1200rpm. A

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mquina de Siemens no funcionava somente como um gerador de electricidade, mas tambm podia operar como um motor, desde que se aplicasse aos seus bornes uma corrente contnua. Em 1879, a firma Siemens & Halske apresentou, na feira industrial de Berlim, a primeira locomotiva elctrica, com uma potncia de 2 kW. A nova mquina de corrente contnua apresentava vantagens em relao maquina a vapor, a roda dgua e fora animal. Entretanto, o alto custo de fabricao e a sua vulnerabilidade em servio (por causa do comutador) marcaram-na de tal modo que muitos cientistas dirigira sua ateno para o desenvolvimento de um motor elctrico mais barato, mais robusto e de menor custo de manuteno. Entre os pesquisadores preocupados com esta idia, destacam-se o jugoslavo Nikola Tesla, o italiano Galileu Ferrarris e o russo Michael von DolivoDobrovolski. Os esforos no se restringiram somente ao aperfeioamento do motor de corrente contnua, mas tambm se cogitou de sistemas de corrente alternada, cujas vantagens j eram conhecidas em 1881. Em 1885, o engenheiro electrotcnico Galileu Ferraris construiu um motor de corrente alternada de duas fases. Ferraris, apesar de ter inventado o motor de campo girante, concluiu erroneamente que os motores construdos segundo este princpio poderiam, no mximo, obter um rendimento de 50% em relao a potncia consumida. E Tesla apresentou, em 1887, um pequeno prottipo de motor de induo bifsico com rotor em curto-circuito. Tambm esse motor apresentou rendimento insatisfatrio, mas impressionou de tal modo a firma norte-americana Westinghouse, que esta lhe pagou um milho de dlares pelo privilgio da patente, alm de se comprometer ao pagamento de um dlar para cada HP que viesse a produzir no futuro. O baixo rendimento desse motor inviabilizou economicamente sua produo e trs anos mais tarde as pesquisas foram abandonadas. Foi o engenheiro electrotcnico Dobrowolsky, da firma AEG, de Berlim, entrou em 1889 com o pedido de patente de um motor trifsico com rotor de gaiola. O motor apresentado tinha uma potncia de 80 watts, um rendimento aproximado de 80% em relao a potncia consumida e um excelente conjugado de partida. As vantagens do motor de corrente alternada para o motor de corrente contnua eram marcantes: construo mais simples, silencioso, menos manuteno e alta segurana em operao. Dobrowolsky desenvolveu, em 1891, a primeira fabricao em srie de motores assncronos, nas potncias de 0,4 a 7,5 kW.

2.3. Tipo de motores eltricos;

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a) Motores de corrente contnua;

Figura 12 Partes de um motor corrente continua

So motores de custo elevado e, alm disso, precisam de uma fonte de corrente contnua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em contnua. Podem funcionar com velocidades ajustveis entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e preciso. Por isso seu uso restrito a casos especiais em que estas exigncias compensam o custo muito mais alto da instalao, ou no caso da alimentao usada ser contnua, como no caso das pilhas em brinquedos Mquina de corrente contnua uma mquina capaz de converter energia mecnica em energia eltrica (gerador) ou energia eltrica em mecnica (motor). A energia eltrica utilizada hoje em dia na distribuio e transporte da mesma a corrente alternada, porm os motores de corrente contnua tm tradicionalmente grandes aplicaes nas indstrias sendo que, so eles que permitem variao de velocidade como de uma esteira ou de um comboio por exemplo. Atualmente componentes eletrnicos de tenso alternada j so capazes de controlar a velocidade do motor assncrono facilmente e pelo seu menor custo e recursos de aplicao esto substituindo os motores de corrente contnua na maior parte das aplicaes.

b) Motor de corrente alternada;So os mais utilizados, porque a distribuio de energia eltrica feita normalmente em corrente alternada. Seu princpio de funcionamento baseado no campo girante, que surge quando um sistema de correntes alternadas trifsico aplicada em plos defasados fisicamente de 120. Dessa forma, como as correntes so defasadas 120 eltricos, em cada instante, um par de plos possui o campo de maior intensidade, cuja associao vetorial possui o mesmo

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efeito de um campo girante que se desloca ao longo do permetro do estator e que tambm varia no tempo. Os principais tipos so: Motor sncrono: funciona com velocidade constante; utiliza-se de um induzido que possui um campo constante pr-definido e, com isso, aumenta a resposta ao processo de arraste criado pelo campo girante. geralmente utilizado quando se necessita de velocidades estveis sob a ao de cargas variveis. Tambm pode ser utilizado quando se requer grande potncia, com torque constante.

O motor sncrono AC usa eletroms como estatores para fazer girar o rotor que um m permanente. O rotor gira com freqncia igual ou mltipla daquela da AC aplicada.

Motor de induo: funciona normalmente com velocidade estvel, que varia ligeiramente com a carga mecnica aplicada ao eixo. Devido a sua grande simplicidade, robustez e baixo custo, o motor mais utilizado de todos, sendo adequado para quase todos os tipos de mquinas acionadas encontradas na prtica. Atualmente possvel controlarmos a velocidade dos motores de induo com o auxlio de conversores de freqncia.

O motor eltrico de corrente alternada um equipamento rotativo que funciona a partir de energia eltrica, diferente de outros motores eltricos, no precisa, necessariamente, qualquer entreposto dele alimentao e serve, basicamente, para "girar" um segundo acoplado, ou movido. o electrico esta sempre activo.

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Estes motores podem ser divididos, num primeiro momento, em sncronos e assncronos, sendo que, este ltimo, sofre escorregamento conforme a intensidade de carga (i.e., oscila a rotao), contudo, so a esmagadora maioria nas indstrias. Uma outra grande diviso dentre os motores CA (de corrente alternada), so em trifsicos e monofsicos . A diferena entre estes dois tipos de alimentao alteram profundamente a versatilidade e performance do motor, sendo, os monofsicos, muito mais limitados e necessitados de capacitores de partida, seno, no conseguem vencer a inrcia. Os motores de corrente alternada tm outras muitas divises todas elas mundialmente normalizadas, dentre as mais comuns temos: motor de dupla polaridade, o qual pode rodar em duas velocidades diferentes em detrimento da potncia, motor de eixo-duplo, com uma sada para cada lado. Nas placas de identificao dos motores eltricos encontramos diversas informaes sobre estes, a saber:

IP - ndice de proteo - com um variao de IP-00 at IP-68, identifica o grau de proteo do motor em relao a gua e gro, sendo que, o ndice "standard" o IP-55. Alguns motores vm com uma pelcula de proteo especial, os quais, incorporam o prefixo, formando: IPW.

forma construtiva - normalmente dotados de 3 ou 4 algarismos (por exemplo: B3D e B35D), sendo que a primeira letra signifa que um motor dentro dos padres, os nmeros do meio signifia o uso ou no de flanges e a ltima letra diz em qual lado do motor est a caixa de ligao.

carcaa que sofre uma variao comum de 63 a 355, e, acima disso, trata-se de uma aplicao especial de grande porte. Em suma, este nmero significa a distncia entre o centro do motor e o solo. A letra que fica ao lado deste nmero (l,m) vem do ingls large (comprido) e medium (mdio), e referem-se ao comprimento do motor.

Valores de Tenso eltrica - Os motores eltricos podem ser acionados com valores de tenses diversos, (127V, 220V, 380V, 440V e 760V), para isso, precisa-se fazer o fechamento adequado para cada tenso. Os fechamentos nao interferem na velocidade de rotao do motor, simplesmente servem para alimentar as bobinas de maneira que gerem o campo magntico necessrio para movimentar o rotor, que est alojado dentro da carcaa do motor. A tenso induzida nas expiras do bobinado do motor gera um campo magntico varivel, que faz com que o rotor se excite magneticamente, girando assim o eixo do motor, criando uma converso de energia eltrica para mecnica

Dentre a enorme variedade de aplicaes encontradas para os motores eltricos, podemos citar: bombas, compressores, exaustores, ventiladores, mquinas operatrizes. Eles podem ser acionados tanto atravs de partida direta, bem como atravs de conversor de frequncia, soft-starter, chave de partida, transformador, etc.

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c) O que faz girar o rotor do motor eltrico?O rotor do motor precisa de um torque para iniciar o seu giro. Este torque (momento) normalmente produzido por foras magnticas desenvolvidas entre os plos magnticos do rotor e aqueles do estator. Foras de atrao ou de repulso, desenvolvidas entre estator e rotor, 'puxam' ou 'empurram' os plos mveis do rotor, produzindo torques, que fazem o rotor girar mais e mais rapidamente, at que os atritos ou cargas ligadas ao eixo reduzam o torque resultante ao valor 'zero'. Aps esse ponto, o rotor passa a girar com velocidade angular constante. Tanto o rotor como o estator do motor devem ser 'magnticos', pois so essas foras entre plos que produzem o torque necessrio para fazer o rotor girar.Todavia, mesmo que ms permanentes sejam freqentemente usados, principalmente em pequenos motores, pelo menos alguns dos 'ms' de um motor devem ser 'eletroms'. Um motor no pode funcionar se for construdo exclusivamente com ms permanentes! Isso fcil de perceber pois, no s no haver o torque inicial para 'disparar' o movimento, se eles j estiverem em suas posies de equilbrio, como apenas oscilaro, em torno dessa posio, se receberem um 'empurro' externo inicial. Muitos 'inventores de motos contnuos' no percebem isso e se envolvem em 'desenhos' de "motores magnticos" os quais, obviamente, no saem da fase de 'desenho'. Quando saem, tais prottipos s d alguns giros devido energia inicial do 'empurro' e assumem suas posies de equilbrio. condio necessria que algum 'plo' altere sua polaridade para garantir a rotao do rotor. Vamos entender melhor isso, atravs da ilustrao abaixo.

Figura 13 Funcionamento do motor eltrico

Um motor simples consiste de uma bobina que gira entre dois ms permanentes. (a) Os plos magnticos da bobina (representados como m) so atrados pelos plos opostos dos ms fixos. (b) A bobina gira para levar esses plos magnticos o mais perto possvel um do outro mas, (c) ao chegar nessa posio o sentido da corrente invertido e (d) agora os plos que se defrontam se repelem, continuando a impulsionar o rotor.

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Acima esquematizamos um motor simples onde o estator constitudo por ms permanentes e o rotor uma bobina de fio de cobre esmaltado por onde circula uma corrente eltrica. Uma vez que as correntes eltricas produzem campo magnticos essa bobina se comporta como um m permanente, com seus plos N (norte) e S (sul) como mostrados na figura. Comecemos a descrio pela situao ilustrada em (a) onde a bobina apresenta-se horizontal. Como os plos opostos se atraem, a bobina experimenta um torque que age no sentido de girar a bobina 'para a esquerda'. A bobina sofre acelerao angular e continua seu giro para a esquerda, como se ilustra em (b). Esse torque continua at que os plos da bobina alcancem os plos opostos dos ms fixos (estator). Nessa situao (c) -- a bobina girou de 90o -- no h torque algum, uma vez que os braos de alavanca so nulos (a direo das foras passa pelo centro de rotao); o rotor est em equilbrio estvel (fora resultante nula e torque resultante nulo). Esse o instante adequado para inverter o sentido da corrente na bobina. Agora os plos de mesmo nome esto muito prximos e a fora de repulso intensa. Como a bobina j apresenta um momento angular 'para a esquerda', ela continua girando 'para a esquerda' (algo como uma 'inrcia de rotao') e o novo torque (agora propiciado por foras de repulso), como em (d), colabora para a manuteno e acelerao do movimento de rotao. Mas, mesmo aps a bobina ter sido girada de 180o -- no ilustrada na figura --, o movimento continua, a bobina chega na 'vertical' -- giro de 270o --, o torque novamente se anula, a corrente novamente inverte seu sentido, novo torque e a bobina chega novamente situao (a) -giro de 360o --. E o ciclo se repete.

Essas atraes e repulses bem coordenadas que fazem o rotor girar, embora o modo como tais torques sejam obtidos possam variar entre os vrios tipos de motores. A inverso do sentido da corrente, no momento oportuno, condio indispensvel para a manuteno dos torques 'favorveis', os quais garantem o funcionamento dos motores. por isso que um motor no pode ser feito exclusivamente com ms permanentes! A seguir, vamos examinar como essa 'condio indispensvel para a manuteno dos torques favorveis' implementada nos diferentes tipos de motores. Perceba, por exemplo, que nas explicaes acima, nada foi dito sobre 'como inverter o sentido da corrente'.

d) Fora em um condutorA fora em um condutor com corrente similar de uma carga em movimento como esperado, j que um condutor com corrente uma coleo de cargas em movimento. Um condutor com corrente percebe uma fora lateral na presena de um campo magntico. A fora de Lorentz em uma corrente macroscpica geralmente chamada de fora de Laplace.

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Figura 14 Regra da Mo Direita.

A regra da mo direita: apontando o polegar da mo direita na direo da corrente convencional ou movimento da carga positiva e os dedos na direo do campo B, a fora sobre a corrente apontada pela palma da mo. A fora inversa se a carga for negativa.

e) Sentido da foraA direo da fora sobre uma carga ou corrente positiva determinada pela regra da mo direita. Veja a figura direita. Usando a mo direita e apontando o polegar na direo do movimento da carga ou corrente positivas e os dedos na direo do campo magntico, a fora resultante sobre a carga aponta para fora da palma da mo. A fora em uma partcula de carga negativa est na direo oposta. Se tanto a velocidade e a carga so revertidas, ento a direo da fora permanece a mesma. Por esta razo, uma medida do campo magntico (por si mesma) no pode fazer a distino entre uma carga positiva movendo-se para a direita ou uma carga negativa movendo-se para a esquerda, pois os dois casos produzem a mesma corrente. Por outro lado, um campo magntico combinado com um campo eltrico pode distinguir entre ambas, veja o efeito Hall abaixo

f) Torque em um campo magneticoUm magneto colocado em um campo magntico sofre um torque que tenta alinh-lo com o campo magntico. O torque em um magneto devido a um campo magntico externo fcil de observar: basta colocar dois magnetos prximos, deixando com que um deles gire. O torque N em um magneto pequeno proporcional ao campo B aplicado e ao momento magntico m do magneto:

onde representa o produto vetorial. O alinhamento de um magneto com o campo magntico da Terra o mecanismo de funcionamento da bssola. Ele usado para determinar a direo do campo magntico local tambm (veja a definio de B abaixo). Um pequeno magneto montado tal que ele possui

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liberdade para girar (em um dado plano) e seu plo norte marcado. Por definio, a direo do campo magntico local a direo que o plo norte de uma bssola (ou qualquer outro magneto) tende a apontar. O torque magntico usado para movimentar motores eltricos simples. Em um projeto simples de motor, um magneto fixado em um eixo rotativo (formando um rotor) e sujeito a um campo magntico criado por um grupo de eletromagnetos chamado de estator. Pela mudana contnua da corrente eltrica em cada um dos eletromagnetos, o que muda a polaridade de seus campos magnticos, o estator coloca plos de mesmo nome prximos ao rotor. O torque magntico resultante transferido ao eixo. O processo inverso, a transformao do movimento mecnico em energia eltrica, obtido pelo mecanismo inverso do acima no gerador eltrico.

3. MATERIAIS UTILIZADOS :

Fio de Cobre AWG; Um Rotor de corrente continua com 2 espira com 60 voltas; Dois ims cncavos Flange inferior; Flange superior; Suporte eixo; Fonte de alimentao Dois fios para alimentao; Placa isolante de madeira;

Figura 15 Motor de Corrente Continua

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4. PROCEDIMENTOS;Usamos a placa de madeira como base principal; Foi feito uma bobina de nylon com um 40 mm e altura de 45 mm, com uma rea de enrolamento de motor de 45 mm x 55 mm, no interno desta bobina foi passado um eixo de 130 mm de comprimento e com dimetro 10 mm, os eixos foram sustentados por flanges. Como contato entre o fio enrolado na bobina e a alimentao, foi usado um pedao de lata de alumnio O im foi posicionado verticalmente dentro de um pedao de tubo metlico de 70mm e o mesmo preso a base de madeira, para sustentao. Foi enrolando na bobina de nylon, uma quantidade de 60 espiras ao redor da bobina. A distncia entre os ims foi de 56 mm. Fonte e alimentao.

4.1.

Para Calculo do Experimento;

O Torque do motor calcula-se usando a frmula abaixo: Dimetro do fio.25mm Comprimento de fio 10.5 m Resistncia do fio 3,8 Ohm Tenso 12 V Corrente 3,15A T= N.i.B.A.sen T= 60 x 3,15 x 0,4 x 1,8.10-3 xsen 90 T=0,136 Nm

5. CONCLUSO;Considerando que a mquina de corrente contnua um dispositivo reversvel, excitando tanto o enrolamento do estator como do rotor por uma fonte de corrente contnua, tem-se o motor de corrente contnua. Ou ate mesmo um im e um rotor onde excitando o rotor tambm temos um motor de corrente continua, que quanto maior a distancia entre os ims, menor a intensidade do campo magntico. Onde analisando a formula do torque usado para obteno do resultado final podemos concluir que ao alterarmos qualquer um dos elementos que componham esta formula vamos ter resultados diferentes com relao rotao do motor, ou seja, ao torque do mesmo. Devemos tambm considerar que a rotao e torque do motor tambm mudar conforme o atrito dos eixos sobre a flange.

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Figura 16 Projeto Motor finalizado

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6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

Halliday, D. & Resnick, R. Fsica, Vol. 3, Rio de janeiro, livros tcnicos e cientficos, editora Latda, 1984. PURCELL, Edward M. Curso de fisica de Berkeley: eletricidade e magnetismo. : Edgar Bluchen, 1973. 424 p. Sears, F.; Zemansky, M. W; Fsica III. Eletromagnetismo. 10 Ed., Editora Pearson, Addison,Wesley, So Paulo, 2004. Pg. 178-9. http://www.ifi.unicamp.br http://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9trico Duarte, J.L., Appoloni, C.R., Toginho Filho, D.O.,Zapparoli, F.V.D.,Roteiros de Laboratrio Laboratrio de Fsica Geral II 1a Parte (Apostila),Londrina, 2002. JUNIOR, Ramalho Francisco. Elementos de fsica. 1 edio: SP, Ed. Moderna, 1986. V2 Aula: Fsica aplicada 2 (Laboratrio) Dr. Julio Cesar Martins de Oliveira.

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