Da Diversidade à Unidade: A Classificação dos Motores DC

2024. június 28. Luciano Bertene

No complexo campo da engenharia elétrica, onde a inovação e a precisão se unem, o humilde motor DC é um símbolo de diversidade e unidade. Estas máquinas, desde compactas a colossais, alimentam o nosso mundo com notável eficiência e versatilidade. Escondida dentro de seus núcleos rotativos está uma rica variedade de tipos, cada um adaptado para aplicações específicas, mas que juntos formam uma sinfonia harmoniosa de movimento. Esta exploração embarca numa viagem da diversidade à unidade e aborda a classificação sistemática dos motores DC. À medida que avançamos através das intrincadas nuances da sua concepção, propósito e desempenho, revelamos os fios que tecem estas entidades díspares numa força coesa que impulsiona indústrias, tecnologias e aspirações em direcção a um futuro partilhado de progresso.

Desempenho e funcionalidade

A classificação dos motores CC é baseada em vários fatores, incluindo projeto, configuração elétrica e características operacionais. Compreender os princípios operacionais por trás dessas classificações é crucial para o uso eficaz de motores CC em diversas aplicações. Vamos nos aprofundar em como funcionam os principais tipos de motores DC classificados.

Semelhante aos geradores, os motores CC também são divididos em três tipos de acordo com as conexões do enrolamento de campo. Eles são

Motor de derivação
Motor enrolado em série
Motor com enrolamento composto
Motores CC escovados
Motores CC sem escova

Motor de derivação

Uma classificação sistemática de motores DC

Num motor shunt, o enrolamento de campo é conectado em paralelo ao enrolamento da armadura; Conforme mostrado na figura, a corrente através do enrolamento de campo shunt e da armadura não é a mesma. Neste tipo, os enrolamentos de campo são projetados para produzir a FMM necessária através de um número moderadamente grande de voltas de fios de alta resistência. Como resultado, a corrente no enrolamento de campo shunt é menor que a corrente da armadura.

Pré-requisito para máxima eficiência em máquinas de corrente contínua

Motor enrolado em série

No motor em série, o enrolamento de campo é conectado em série com a armadura conforme mostrado na figura. O enrolamento de campo em série, portanto, transporta a corrente de armadura. Em um motor em série, a corrente que flui através do enrolamento de campo é igual à corrente da armadura. Os enrolamentos de campo em série devem ser projetados com significativamente menos voltas do que os enrolamentos de campo em derivação com FMM constante. Um enrolamento de campo em série contém, portanto, um número comparativamente pequeno de voltas de fio grosso e pode, portanto, ter uma baixa resistência.

Motor com enrolamento composto

O motor de enrolamento composto possui dois enrolamentos de campo, um em série e outro paralelo à armadura. Tal como acontece com os geradores, existem dois tipos de conexões compostas de motor. Uma vez que o enrolamento de campo shunt esteja conectado diretamente aos terminais do enrolamento da armadura, conforme mostrado na figura, ele é chamado de terminal de curto-circuito. Quando o enrolamento shunt é conectado, ele conecta a conexão em série da armadura e do painel em série, conforme mostrado na figura e é chamado de conexão de circuito longo.

Geralmente, máquinas compostas, sejam motores ou geradores, são projetadas para produzir fluxo através de um enrolamento de campo shunt. Assim, a máquina composta de campo shunt é geralmente o fator dominante na geração do campo magnético na máquina.

Motores DC com escovas

Os motores CC escovados consistem em uma armadura rotativa (o rotor) e um conjunto estacionário de ímãs (o estator). O rotor é conectado a um comutador e escovas que transmitem corrente elétrica aos enrolamentos da armadura. Quando a corrente elétrica flui através dos enrolamentos da armadura, um campo magnético interage com o campo magnético do estator. Essa interação cria torque que gira o rotor e gera energia mecânica.

Motores sem escova

Os motores BLDC oferecem controle preciso de velocidade, tornando-os adequados para aplicações que exigem velocidades precisas e constantes. O controle de velocidade é obtido usando métodos sofisticados de comutação eletrônica, como controle baseado em sensor ou sem sensor. O controle sem sensor usa a força eletromotriz traseira (EMF) do motor para determinar a posição do rotor, enquanto o controle baseado em sensor usa sensores de efeito Hall ou codificadores para feedback preciso. Os motores BLDC têm excelentes relações torque-peso e densidades de potência, permitindo-lhes fornecer alto torque apesar de seu tamanho compacto. Esse recurso os torna adequados para aplicações com espaço limitado que exigem uma alta relação potência/tamanho.

Critérios de classificação

Controle de velocidade: Alguns motores DC mantêm uma velocidade constante, enquanto outros são projetados para aplicações de velocidade variável.
Torque inicial: Motores com alto torque de partida são essenciais para aplicações que exigem cargas iniciais pesadas.
Métodos de controle: Os motores CC podem ser controlados usando várias técnicas, como controle de tensão de armadura, controle de fluxo de campo ou uma combinação de métodos.
Eficiência e consumo de energia: Diferentes tipos de motores têm eficiências diferentes, o que afeta o consumo de energia e os custos operacionais.

Formulários

Devido à sua simplicidade e eficiência, os motores PMDC são utilizados em pequenos eletrodomésticos, ferramentas e brinquedos.
Os motores enrolados em série são adequados para sistemas de acionamento e guindastes que exigem alto torque.
Devido à sua velocidade constante, os motores shunt são frequentemente utilizados em correias transportadoras, tornos e ventiladores.
Os motores de enrolamento composto são adequados para aplicações que exigem velocidade e torque.
Motores excitados separadamente são amplamente utilizados em indústrias onde é necessário controle preciso, como sistemas robóticos e máquinas-ferramentas.

Conclusão

Cada classificação oferece benefícios e capacidades exclusivos, desde os atemporais motores CC com escovas até os inovadores motores CC sem escovas. Graças à sua simplicidade e confiabilidade, os motores CC com escovas continuam a ser o carro-chefe em inúmeras aplicações. Por outro lado, os motores DC sem escovas estão ganhando popularidade nas indústrias modernas devido à sua eficiência, controle preciso de velocidade e operação livre de manutenção. Também examinamos as características dos motores CC em série, em série e compostos, cada um com diferentes recursos e aplicações. Os motores CC shunt oferecem controle de velocidade e fatores de torque-velocidade relativamente constantes, enquanto os motores CC em série oferecem alto torque de partida e são usados em aplicações de alta carga. Os motores CC compostos combinam o melhor dos dois mundos, oferecendo melhor controle de velocidade e características de torque.