Motor de corrente contínua, características e aplicações!

Provavelmente você já viu algum motor de corrente contínua ou pelo menos algum equipamento que possua este tipo de motor. Se você não conhece os motores de corrente contínua fique tranquilo, porque o Mundo da Elétrica explica neste artigo o que são os motores de corrente contínua, como funciona um motor CC, quais são os tipos de motor CC e suas respectivas aplicações. Vamos lá pessoal!

Motor de corrente contínua: O que é?

Os motores de corrente contínua (motor CC) são máquinas de corrente contínua (MCC), isto é, funcionam tanto como motores quanto geradores de energia elétrica. Como o próprio nome indica, os motores CC são acionados por uma fonte de corrente contínua.

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Eles são motores que possuem imãs permanentes ou então têm campo e armadura, neste caso não possuem ímãs permanentes. Os motores de corrente contínua são muito usados e possuem diversas aplicações como por exemplo, brinquedos, eletrodomésticos, máquinas industriais, veículos elétricos, entre outros.

Motor de corrente contínua: Principais partes

O motor CC possui diversas partes que são essenciais para o seu funcionamento. Abaixo temos uma imagem que apresenta a estrutura interna de um motor de corrente contínua.

Estrutura de um motor de corrente contínua.

Para facilitar o entendimento sobre o funcionamento do motor de corrente contínua, ele é constituído basicamente pelo enrolamento de armadura, enrolamento de campo, comutador e as escovas, onde:

• Enrolamento de armadura: é localizado na parte girante do motor de corrente contínua (rotor), que é responsável por produzir o torque elétrico que o movimenta quando opera como motor, bem como a tensão de saída quando opera como gerador.
• Enrolamento de campo: é a parte fixa da máquina (estator), responsável por criar o fluxo magnético que irá atravessar a armadura. Nele é formado os polos magnéticos norte e sul, criando-se um campo de excitação. Além disso, é importante mencionar o estator do motor CC também pode ser feito por ímãs permanentes;
• Comutador: tem a função de manter a corrente circulando sempre no mesmo sentido na armadura, ou seja, faz com que o torque gerado esteja sempre no mesmo sentido. Quando estão operando como gerador, o comutador tem a função de manter a tensão gerada sempre com a mesma polaridade;
• Escovas: são geralmente feitas de carvão, encarregadas de fazer o contato do enrolamento de armadura para que se possa injetar energia elétrica no enrolamento. Quando está funcionando como gerador ela retira a energia elétrica do enrolamento.

Motores de corrente contínua: Vantagens e desvantagens

São muitas as vantagens dos motores de corrente contínua, dentre elas podemos citar:

• Controle de velocidade para uma ampla faixa de valores acima e abaixo do valor nominal;
• É possível acelerar, frear e reverter o sentido de rotação de forma rápida;
• Não está sujeito à harmônicos e não possui consumo de potência reativa;
• Permite variar a sua velocidade mantendo seu torque constante;
• Possui um alto conjugado de partida, que também conhecido como torque ou força de arranque;
• Os conversores necessários para o seu controle são menos volumosos.

Apesar das vantagens os motores de corrente contínua também apresentam algumas desvantagens, tais como:

• Possui maior manutenção devido aos desgastes entre as escovas com o comutador, exceto para os motores brushless;
• Em relação aos motores de indução CA de mesma potência possuem um preço e tamanho maiores;
• Por causa da centelha que ocorre entre suas escovas e os comutadores, com exceção dos motores brushless, os motores de corrente contínua não podem operar em ambientes explosivos.

Motores de corrente contínua: Modelagem

Um fenômeno descrito em termos de símbolos e relações matemáticas, que reproduz ou transcreve o objeto estudado, é denominado como modelo matemático. Portanto, abaixo temos representado o modelo de um motor de corrente contínua.

Modelagem de um motor de corrente contínua.

• Va =Tensão de armadura
• Ia = Corrente de armadura
• La = Indutância do enrolamento de armadura
• Ra = Resistência do enrolamento de armadura
• Ea = Tensão induzida na armadura
• Vf = Tensão de campo
• If = Corrente de campo
• Lf = Indutância do enrolamento de campo
• Rf= Resistência do enrolamento de campo
• ∅f = Fluxo magnético do enrolamento de campo

Motores de Corrente Contínua: Classificação

Podemos classificar os motores de corrente contínua de acordo com o modo de conexão do indutor e das bobinas induzidas, sendo classificados como motor série, motor paralelo, motor composto e motor de excitação independente, onde:

Motor série

O motor em série possui esta definição pois os enrolamentos do indutor e da armadura são ligados em série, se destacando por conter um alto torque e rápida aceleração. Devido às suas características o motor série é muito usado em aplicações onde é necessário maior tração como por exemplo, trens elétricos, bondes elétricos e guinchos elétricos.

Motor paralelo

Também conhecido como motor de derivação ou motor shunt, o motor paralelo este nome porque o indutor e os enrolamentos induzidos são ligados em paralelo. Ele tem como característica a fácil regulagem de sua velocidade e é um tipo de motor muito utilizado em máquinas, ferramentas, elevadores, esteiras etc.

Motor composto

Conhecido por alguns como motor misto, o motor composto apresenta as características dos motores série e dos motores paralelos. Ele possui dois enrolamentos de indutor, um em série com o enrolamento induzido e o outro em paralelo.

Este motor tem como característica manter firme a sua velocidade ao estar operando com carga, por isso o motor composto é muito usado em acionamento de máquinas que são submetidas à bruscas variações de cargas, como prensas e tesouras mecânicas.

Motor de excitação independente

O motor de excitação independente recebe este nome pelo fato do seu indutor e a sua armadura serem alimentados por duas fontes de energia independentes. Os motores CC com excitação independente são utilizados normalmente em acionamentos de máquinas operatrizes como por exemplo, ferramentas de avanço, bombas a pistão, compressores, entre outras aplicações que é necessário um torque constante em toda a faixa de rotação.

Tipos de motores de corrente contínua.

Tipos de motor: Motor de passo

Os motores de passo são de corrente contínua e possuem várias bobinas, que quando são energizadas de acordo com uma sequência, fazem com que o seu eixo se mova de acordo com ângulos exatos, submúltiplos de 360.

Os motores de passo são usados em aplicações que exigem uma alta precisão, como exemplo de aplicação podemos citar as impressoras tradicionais, impressoras 3D e em muitos outros sistemas de controle de posição. Apesar do motor de passo ter uma alta precisão, ele possui um torque muito baixo, sendo que quanto maior sua precisão menor será o seu torque.

Tipos de motores: Servo motor

Conhecidos como servo, o servo motor é muito utilizado em aplicações de robótica.  Ele é basicamente um motor que podemos controlar a sua posição angular através de um sinal PWM, utilizado para posicionar e manter um objeto em uma determinada posição. Diferentemente dos motores de passo que podem ser rotacionados livremente, o eixo de um servo motor não costuma ter tanta liberdade em seus movimentos, que geralmente é de apenas 180º.

Tipos de motor: Motor brushless

Motor brushless significa motor sem escova, ou seja, este é um tipo de motor que não precisa de escovas para funcionar. Os motores brushless são similares aos motores de corrente contínua (CC) tradicionais com escova, porém são comutados eletronicamente (ESM), de modo que podem ser alimentados por uma fonte de corrente contínua.

Por possui uma comutação sem escovas (brushless) o motor brushless é mais eficiente, necessita de menos manutenção, menor geração de ruídos, possui uma maior densidade de potência e faixa de velocidade comparando com os motores de comutação por escovas. Devido às diversas vantagens do motor brushless, ele é muito usado em drones e aeromodelos, além de ser leve e ter grande velocidade de rotação

Como nem tudo é perfeito, o motor brushless contém uma eletrônica que contribui para um maior custo de aquisição, além de normalmente ser mais complexo que os motores de comutação por escovas.

Além dos motores CC, existem muitos outros tipos de motores como por exemplo, os motores de indução monofásicos e trifásicos. Caso queira aprender mais sobre os motores de indução, abaixo tem uma aula completa do Mundo da Elétrica sobre motores elétricos trifásicos de indução.

Caso tenha ficado alguma dúvida em relação aos motores de corrente contínua, deixe nos comentários que iremos responder. Também fique à vontade para ler outros artigos relacionados ao tema e visite o canal Mundo da Elétrica.

Sobre o autor

Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.

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