A CORRENTE, CAMPO MAGNÉTICO, FORÇA E TORQUE

UNIRV – UNIVERSIDADE DE RIO VERDE

FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA

TRABALHO DE ELETROTÉCNICA

JOSÉ MARIO PONTES FILHO

PEDRO VICTOR SILVA MORAES

Profo. Robert de Souza Bonuti

Trabalho apresentado à UNIRV, Universidade de Rio Verde, como requisito parcial das atividades da disciplina ELETROTÉCNICA, ministrada no 50 Período.

RIO VERDE – GO

2017/1

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO........................................................................................................... 2. FUNCIONAMENTO DO MOTOR CC...................................................................... 3. A CORRENTE, CAMPO MAGNÉTICO, FORÇA E TORQUE............................... 4. ESPECIFICAÇÕES DE MOTORES CC.................................................................... 4.1. Velocidade do eixo..................................................................................................... 4.2. Torque de saída.......................................................................................................... 4.3. Tensão........................................................................................................................ 5. COMUTAÇÃO............................................................................................................. 5.1. Motores elétricos escovados...................................................................................... 5.2. Motores elétricos sem escovas ou brushless.............................................................. 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ..................................................................................... REFERÊNCIAS ..............................................................................................................

3 4 5 6 6 6 7 7 7 8 9 10

1. INTRODUÇÃO

Um motor de CORRENTE CONTÍNUA é um motor elétrico que é alimentado por corrente contínua (CA), sendo que esta alimentação pode ser proveniente de uma bateria ou qualquer outra de alimentação CC. A sua comutação (troca de energia entre rotor e estator) pode ser através de escovas (escovado) ou sem escovas (brushless). Em um motor CC, a velocidade pode ser controlada apenas variando a sua tensão, diferentemente de um motor elétrico de corrente alternada (CA) cuja à velocidade é variada pela frequência.

Como explicado, os motores elétricos CA necessitam de uma mudança na frequência caso houver a necessidade de variar sua velocidade, envolvendo assim um controle de velocidade mais complexo e dispendioso. Por outro lado, como o motor CC ao variar a velocidade precisa apenas de mudança no nível de tensão, ele torna-se mais adequado para equipamentos que se alimentam de 12 Vcc como os automóveis, ou aplicações industriais que exigem um controle fino de velocidade.

Ao selecionar um motor CC, é fundamental que você identifique as principais especificações de desempenho, além dos requisitos de potência e tamanho. Também é importante considerar os requisitos ambientais para a sua aplicação.

2. FUNCIONAMENTO DO MOTOR CC

[pic 1]

O motor CC é composto por um eixo acoplado ao rotor que é a parte que gira do motor. O estator é composto por um imã e o comutador tem a função de transferir a energia da fonte de alimentação ao rotor.

O estator é constituído por imãs, norte e sul, e o rotor é representado por uma bobina, na qual é alimentada pelo comutador em que circula uma corrente.

O principio básico de funcionamento do motor CC é que: sempre que um condutor conduzindo uma corrente elétrica, em vermelho, é colocado em um campo magnético, em azul, este condutor experimenta uma força mecânica, em verde, gerando o torque e o giro do eixo do motor.

3. A CORRENTE, CAMPO MAGNÉTICO, FORÇA E TORQUE

[pic 2]

Ao alimentar o comutador com tensão CC, é gerada uma corrente continua que é transferida para a bobina através do contato das escovas do comutador com esta bobina. Assim, a função do comutador é ser o elo entre a fonte de alimentação e o rotor do motor CC e ele é composto por escovas condutoras que fazem o contato com o eixo girante do motor CC. A corrente que circula a bobina, é o item em vermelho na figura acima.

Já o campo magnético é gerado entre os pólos norte e sul do imã e possui um sentido partindo do norte para o sul. O torque que vai impulsionar a bobina e por sua vez o rotor. Na figura acima vemos a densidade de fluxo magnético que é representado por B em azul.

A direção da força mecânica é dada pela regra da mão esquerda de Fleming e sua magnitude é dada por:

            [pic 3]

F=ILB, onde:

• B = Densidade de fluxo magnético;
• I = Corrente da bobina;
• L = Comprimento do condutor no campo magnético.

4. ESPECIFICAÇÕES DE MOTORES CC

Os principais fatores que precisamos ter ao escolher um motor CC são: VELOCIDADE, TORQUE e TENSÃO. Sabendo estas especificações, será fácil saber qual motor CC atenderá suas necessidades.

4.1. VELOCIDADE DO EIXO

Um motor CC aplica uma tensão V para rodar um eixo a uma velocidade de rotação proporcional ɷ. As especificações de velocidade do eixo geralmente se referem à velocidade sem carga, que é a velocidade máxima que o motor pode alcançar quando não há torque nele aplicado.

A velocidade do eixo é dada em rotações por minuto RPM. Estas rotações ou revoluções também podem ser representadas em radianos por segundo, rad/s, e para cálculos numéricos, o valor em radianos pode ser mais conveniente. A seguinte fórmula descreve a relação entre radianos por segundo e rotações ou rotações por minuto.

                              ωrad/s = ωrpm · (2π/60)

Para um motor CC ideal (que não possui perdas), a velocidade rotacional é proporcional à tensão fornecida, sendo:

ω = j · V

onde j é uma constante de proporcionalidade, dada em rad/(s.V).