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Figura Capítulo 8 .4 - Ligações Elétricas do Motor de Corrente Contínua Motor C Série

Neste tipo de motor a corrente que circula pelo campo é o mesmo que circula pela armadura. Como o torque é proporcional ao fluxo magnético, que por sua vez é proporcional à corrente de campo, concluímos que neste motor o torque é dado por:

O torque apresenta uma relação exponencial com a corrente de armadura. A corrente de armadura é grande na partida, já que Ec é zero, pois não há movimento do rotor. Concluí-se, portanto, que o torque de partida do motor série é muito grande.

Devido a esta característica este motor é utilizado para acionar trens elétricos, metrôs, elevadores, ônibus e automóveis elétricos, etc.. Este motor é conhecido como motor universal por poder funcionar em corrente alternada, porém este tipo de aplicação só é viável economicamente para pequenos motores de fração de CV.

A velocidade do motor série é dado por:

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n Va Ia(Ra Rf)

Então, no motor série a vazio, com baixa corrente de armadura, a sua velocidade tende a ser alta, o que é indesejável. Assim, este tipo de motor deve partir com uma carga mecânica acoplada no seu eixo. Também se percebe que este motor nunca vai disparar a sua velocidade, pois não depende da corrente de campo e se a corrente de armadura for a zero, não há torque e sua velocidade cai a zero também.

Motor Paralelo ou Shunt

No caso do motor Shunt a corrente de armadura somada a corrente de campo nos dá a corrente da fonte de alimentação do motor. Nesse caso, a tensão aplicada na armadura é a mesma que é aplicada no campo. Dessa forma o fluxo magnético produzido pelo campo é praticamente constante, já que IF permanece praticamente constante. Então, o torque do motor é função apenas da corrente de armadura.

Para a inversão do sentido de rotação nos motores de corrente contínua, basta inverter as conexões das bobinas de campo (trocar o terminal 3 pelo 4) ou inverter as conexões da bobina da armadura (trocar o terminal 1 pelo 2). Caso o motor seja de ímã permanente, basta inverter os terminais da armadura.

A curva Torque x Corrente de armadura é mostrada a seguir.

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Neste tipo de motor, o torque de partida não é tão alto quanto no motor série, portanto não deve ser usado em cargas que exigem alto torque de partida. A velocidade do motor paralelo depende de Ia, já que o fluxo é constante, pela seguinte equação; n Va IaRa

Então, se a corrente de armadura for grande ( na partida), a velocidade do motor é pequena e cresce a medida em que aumenta a Ec ( que por sua vez diminui Ia) até alcançar o seu valor nominal. Este motor não tem problemas de excesso de velocidade na partida sem carga. A curva abaixo mostra a velocidade em função da corrente de armadura.

Inversão no Sentido de Rotação e Controle de Velocidade

Para inverter o sentido de rotação de qualquer motor C 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.

No momento da inversão, o motor que está girando num sentido, entra num processo de frenagem ( freio) até alcançar a velocidade zero e depois começa a girar no sentido contrário. Essa etapa de frenagem é muito importante para trens, elevadores, guindastes que necessitam de Força de Frenagem.

A principal aplicação dos motores de corrente contínua é o acionamento de máquinas com controle preciso de velocidade.

Os métodos mais utilizados para este fim são:

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O controle de velocidade pode ser realizado através de um conversor estático C ou por meio de um reostato como mostra a figura 8.5. Neste caso estamos controlando a velocidade através do ajuste da corrente das bobinas de campo.

Figura Capítulo 8 .5 - Ajuste de Velocidade Através do Fluxo do Motor Torque do Motor e Resistente

O torque do motor é a medida do esforço necessário para fazer girar um eixo, e é dado pela seguinte equação básica:

No caso de qualquer motor, o torque de partida deve ser maior do que o torque resistente acoplado ao eixo. Após um certo tempo depois que o motor partiu, na velocidade nominal, há o encontro das curvas de Torque do motor e do torque resistente. Na curva abaixo percebemos que, quando a carga mecânica no eixo varia ( por algum motivo), o torque motor varia junto, e conseqüentemente a velocidade de rotação do motor varia junto. Por exemplo, se a carga mecânica diminui, o torque do motor também diminui e a velocidade aumenta, estabilizando num novo regime. Na curva abaixo, vemos este comportamento:

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8.2 - Motores de Corrente Alternada

Neste tipo de motor, o fluxo magnético do estator é gerado nas bobinas de campo pela corrente alternada da fonte de alimentação monofásica ou trifásica, portanto trata-se de um campo magnético cuja a intensidade varia continuamente e cuja polaridade é invertida periodicamente. Quanto ao rotor, há dois casos a considerar:

No motor síncrono, o rotor é constituído por um ímã permanente ou bobinas alimentadas em corrente contínua mediante anéis coletores. Neste caso, o rotor gira com uma velocidade diretamente proporcional a freqüência da corrente no estator e inversamente proporcional ao número de pólos magnéticos do motor. São motores de velocidade constante e constitui-se a sua principal aplicação. São utilizados somente para grandes potências devido ao seu alto custo de fabricação.

A seguinte equação define a velocidade síncrona nS deste tipo de motor:

n f

Onde:

¤ nS: velocidade síncrono ( rpm ) ¤ f: freqüência da corrente do rotor ( Hz )

¤ p: número de pólos magnéticos do motor

No motor assíncrono ou de indução, o rotor possui vários condutores conectados em curtocircuito no formato de uma “gaiola de esquilo”, conforme mostra a figura 8.6.

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Figura Capítulo 8 .6 - Rotor Gaiola de Esquilo

O campo magnético variável no estator, figura 8.6, induz correntes senoidais nos condutores da gaiola do rotor. Estas correntes induzidas, por sua vez, criam um campo magnético no rotor que se opõe ao campo indutor do estator ( Lei de Lenz ). Como os pólos se mesmo nome se repelem, então há uma força no sentido de giro no rotor. O rotor gira com uma velocidade n um pouco inferior à velocidade síncrona, isto é, a velocidade da corrente do campo. Como é um pouco inferior, diz que este motor é assincrono, isto é, sem sincronia. Observe que este motor não consegue partir, isto é, acelerar desde a velocidade zero até a nominal. As forças que atuam nas barras curto-circuitas se opõem uma à outra, impedindo o giro. Então, na partida, utiliza-se uma bobina de campo auxiliar, defasada de 90 graus das bobinas de campo principais, que cria um campo magnético auxiliar na partida. Assim, o fluxo resultante inicial está defasado em relação ao eixo das abcissas, e produz um torque de giro ( par binário). Após a partida, não há mais a necessidade do enrolamento auxiliar, pois a própria inércia do rotor compõem forças tais que mantém o giro.

Figura Capítulo 8 .7 - Motor de Indução Monofásico de Dois Pólos

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A diferença em valores percentuais entre a velocidade síncrona e a velocidade do motor de indução chamamos de escorregamento, simbolizada pela letra S. O escorregamento dos motores de indução é variável em função da carga a ser acionada pelo motor, ou seja, é mínimo a vazio ( sem carga ) e máximo com a carga nominal. O escorregamento S dos motores de indução é expresso através da seguinte equação:

S n nnS S

Onde: ¤ n: velocidade do eixo do motor ( rpm )

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