Motores de corrente continua

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Motores de corrente contínua

São motores de custo elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em contínua. Podem funcionar com velocidades ajustáveis entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensamo custo muito mais alto da instalação, ou no caso da alimentação usada ser contínua, como no caso das pilhas em brinquedos.
Aspectos Construtivos
O motor de corrente contínua é composto de duas estruturas magnéticas:
• Estator (enrolamento de campo ou ímã permanente);
• Rotor (enrolamento de armadura).
O estator é composto de uma estrutura ferromagnética com pólos salientes aos quais sãoenroladas as bobinas que formam o campo, ou de um ímã permanente. A figura 1 mostra o desenho de um motor CC de 2 pólos com enrolamento de campo.

(a) (b)
Fig. 1 – Desenho (a) e foto (b) de um motor CC de 2 pólos
O rotor é um eletroímã constituído de um núcleo de ferro com enrolamentos em sua superfície que são alimentados por um sistema mecânico de comutação (figura 2). Esse sistema é formadopor um comutador, solidário ao eixo do rotor, que possui uma superfície cilíndrica com diversas lâminas às quais são conectados os enrolamentos do rotor; e por escovas fixas, que exercem pressão sobre o comutador e que são ligadas aos terminais de alimentação. O propósito do comutador é o de inverter a corrente na fase de rotação apropriada de forma a que o conjugado desenvolvido seja sempre namesma direção.
Os enrolamentos do rotor compreendem bobinas de n espiras. Os dois lados de cada enrolamento são inseridos em sulcos com espaçamento igual ao da distância entre dois pólos do estator, de modo que quando os condutores de um lado estão sob o pólo norte, os condutores do outro devem estar sob o pólo sul. As bobinas são conectadas em série através das lâminas do comutador, com o fim daúltima conectado ao início da primeira, de modo que o enrolamento não tenha um ponto específico.





Princípio de Funcionamento
A figura 3 mostra, de maneira simplificada, o funcionamento do motor CC de dois pólos.

Fig. 3 – Princípio de funcionamento do motor CC
A figura acima é um desenho esquemático simples de um motor onde o estator é constituído por ímãs permanentes e o rotor é umabobina de fio de cobre esmaltado por onde circula uma corrente elétrica. Uma vez que as correntes elétricas produzem campos magnéticos, essa bobina se comporta como um ímã permanente, com seus pólos N (norte) e S (sul) como mostrados na figura.
Comecemos a descrição pela situação ilustrada em (a) onde a bobina apresenta-se horizontal. Como os pólos opostos se atraem, a bobina experimenta um torqueque age no sentido de girar a bobina no sentido anti-horário. A bobina sofre aceleração angular e continua seu giro para a esquerda, como se ilustra em (b).
Esse torque continua até que os pólos da bobina alcance os pólos opostos dos ímãs fixos
(estator). Nessa situação (c) – a bobina girou de 90o – não há torque algum, uma vez que os braços de alavanca são nulos (a direção das forças passapelo centro de rotação); o rotor está em equilíbrio estável (força resultante nula e torque resultante nulo). Esse é o instante adequado para inverter o sentido da corrente na bobina. Agora os pólos de mesmo nome estão muito próximos e a força de repulsão é intensa. Devido à inércia do rotor e como a bobina já apresenta um momento angular “para a esquerda”, ela continua girando no sentidoanti-horário (semelhante a uma “inércia de rotação”) e o novo torque (agora propiciado por forças de repulsão), como em (d), colabora para a manutenção e aceleração do movimento de rotação.
Mesmo após a bobina ter sido girada de 180o, situação não ilustrada na figura, o movimento continua, a bobina chega na “vertical” – giro de 270o –, o torque novamente se anula, a corrente novamente inverte seu...
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