Aspectos construtivos

A Fig.3.19 ilustra a montagem básica tanto do gerador como do motor, lembrando que a diferença entre ambos está no sentido de conversão de energia. No caso do gerador devemos fornecer energia mecânica no seu eixo para obter energia elétrica nos terminais do induzido, ao passo que no caso do motor devemos fornecer energia elétrica ao induzido para obter a energia mecânica no seu eixo.

Figura 3.19 – Constituição básica de um Motor CC.

Pela Fig.3.19, verificamos que o motor CC é composto na sua forma básica por duas partes, uma rotativa e outra estacionária.

A parte estacionária é chamada de indutor. São os pólos da máquina, responsáveis pela criação do campo magnético principal. Podem ser de imãs permanentes ou de eletroímãs. No segundo caso, os enrolamentos de campo são alimentados em corrente contínua e em baixa tensão.

A parte rotativa é chamada de induzido ou armadura. Essa parte apresenta um núcleo ferromagnético responsável pela fixação dos enrolamentos da armadura.

No caso do motor CC as bobinas da armadura recebem alimentação em corrente contínua por uma fonte externa (não a mesma utilizada para o campo) através das escovas e do comutador.

As figuras a seguir nos mostram a configuração física (Fig.3.20) e a representação básica (Fig.3.21) de um motor CC.

Pela Fig. 3.20, verificamos a presença das bobinas de campo presas a peça polar e as bobinas da armadura fixadas nas ranhuras do induzido. Os pólos apresentam nas suas extremidades abas que têm a função de distribuir melhor o fluxo e também servem de suporte para as bobinas de campo, chamadas sapatas polares. Entre as sapatas polares e o induzido deve haver um pequeno espaço de ar, a fim de não aumentar a relutância à passagem do fluxo, chamado entreferro. O entreferro deve apresentar pequena espessura, porém é necessário para permitir o movimento livre da armadura. A carcaça da máquina serve mecanicamente como estrutura da máquina (fixação dos pólos) e magneticamente como retorno do fluxo dos pólos sul ao norte.

Figura 3.20 – Partes componentes de um motor CC.

Na Fig. 3.21 aparece a representação do circuito elétrico equivalente da armadura e do campo, onde verificamos a presença de uma pequena resistência na armadura e de uma pequena resistência no campo.

F

F

M

A

A

Figura 3.21 – Representação do circuito elétrico equivalente de um motor CC.

O motor de corrente contínua apresenta dois terminais acessíveis, dois para as bobinas de campo (terminais F1 e F2) e dois para as bobinas da armadura (terminais A1 e A2). Em alguns motores

de baixa potência, as bobinas de campo são substituídas por imãs permanentes. Neste caso, o motor apresenta apenas dois terminais de acesso (terminais 1 e 2).

O funcionamento de um motor de corrente contínua baseia-se no seguinte princípio:

“Todo condutor percorrido por corrente e sob ação de um campo magnético, fica sujeito a ação de uma força mecânica.”

O induzido (rotor) recebe corrente contínua através do contato entre as escovas e o comutador e ao mesmo tempo apresenta-se imerso no campo magnético criado pelo indutor cortando as suas linhas de fluxo. Logo, os condutores do induzido ficarão sujeitos a ação de forças que em ação conjunta darão origem ao torque do motor.

Nos motores as escovas são ligadas a uma fonte CC e as suas polaridades serão determinadas conforme a vontade de quem fez a conexão.

Para a análise da máquina abaixo vamos supor a polaridade positiva na escova superior e a polaridade negativa na escova inferior. Neste caso, observa-se que a corrente se distribui na armadura de forma que debaixo de cada pólo todos os lados ativos têm o mesmo sentido de corrente. Assim as correntes nos condutores produzirão forças mecânicas no mesmo sentido debaixo de cada pólo.

Figura 3.22 – Antes da comutação

Aplicando a regra de Fleming da mão esquerda sobre cada condutor descobre-se que a força sobre os condutores debaixo do pólo sul são para a direita e sob o pólo norte são para a esquerda produzindo um binário ou torque sobre o eixo no sentido horário. Este torque vai fazer o induzido girar para a segunda posição, onde ocorre a comutação.

Figura 3.23 – Momento da comutação

Na comutação as escovas deixam de tocar numa lâmina para tocar na próxima. Portanto a comutação é caracterizada pelo curto-circuito entre duas lâminas do comutador. Porém, no momento da comutação as lâminas encontram-se em contato com lados ativos que estão na zona neutra, não havendo faiscamento. Caso as escovas estivessem mal posicionadas, ou seja, não se encontrassem bem debaixo dos pólos no momento da comutação, as lâminas curto-circuitadas seriam percorridas por uma alta corrente, provocando um intenso faiscamento, podendo causar danos aos enrolamentos.

Figura 3.24 – Depois da comutação

Na terceira posição ainda não haverá uma troca de polaridade, ou seja, os lados ativos ainda encontram-se debaixo dos seus respectivos pólos.

Se o induzido percorrer 180° a partir da posição 1, todas as bobinas que estavam sob ação do pólo sul estarão sob a ação do norte e vice-versa.

Esta troca de polaridade deveria inverter o sentido de rotação do motor, porém isto não ocorre, pois após a comutação o sentido da corrente nos condutores da armadura também é invertido, pela troca de ligações entre as escovas e as lâminas mantendo a rotação e o torque do motor sempre no mesmo sentido.

Com as análises feitas acima concluímos que a comutação num motor CC tem a função de inverter o sentido de corrente nas bobinas da armadura de forma que ao entrar debaixo de um novo pólo tenha um novo sentido de corrente para manter o torque sempre no mesmo sentido.