home > Como Funciona > Motores elétricos
twitter
Banner Facebook

Parceiros

Motores elétricos Imprimir E-mail
Escrito por Antonio Paulo Rodrigues Fernandez   
Seg, 03 de Maio de 2010

 

Motores elétricos estão presentes em todos os equipamentos de impressão e em muitas outras máquinas utilizadas na indústria gráfica. Neste artigo vamos explicar como esses dispositivos funcionam. O leitor poderá, inclusive, seguindo orientações simples, construir um pequeno modelo de motor.
Um motor elétrico de corrente contínua move-​se pela interação de campos magnéticos. No modelo explicativo, esses campos serão produzidos por um ímã e pela corrente elétrica circulando por um fio.
A abaixo representa o campo magnético induzido por uma corrente elétrica e seu efeito sobre a agulha de uma bússola. Esse campo pode ser representado por linhas de força magnética que giram ao redor do fio por onde circula a corrente elétrica. Quando ela passa pelo fio, o ponteiro da bússola (posicionada conforme a ilustração) fica perpendicular ao fio. Se o sentido da corrente elétrica for invertido, as linhas de força do campo magnético também sofrerão essa inversão e o ponteiro da bússola girará 180°. Como sabemos, esse ponteiro é um imã. Quanto mais intensa for a corrente elétrica, maior será a velocidade de giro do ponteiro da bússola.


Fazendo um pequeno motor elétrico de corrente contínua


Pegue um pedaço de fio de cobre bem fino e esmaltado, daqueles próprios para enrolamento de motores. Lixe completamente um pequeno trecho de uma de suas extremidades. A outra extremidade deve ser lixada apenas na metade de seu contorno. A seguir, enrole o fio formando uma bobina com algumas voltas (espiras), deixando as duas extremidades esticadas.



A bobina precisará de uma base de apoio que lhe permita girar livremente feita com material que seja excelente condutor de eletricidade. Faça dois “cavaletes” com fios de cobre desencapados, fixando-​os em uma base isolante (uma chapa de madeira ou isopor). Monte uma pilha comum ligando cada um dos seus polos aos cavaletes .

Apesar de os polos da bateria estarem ligados aos cavaletes, ainda não há corrente, já que os 
cavaletes não estão conectados entre si.
Agora, coloque um ímã entre os cavaletes, com os polos alinhados perpendicularmente ao eixo de rotação da bobina.





O ímã forma um campo magnético com linhas de força saindo pelo seu polo norte e entrando pelo polo sul.

O próximo passo é apoiar a bobina sobre o cavalete, de forma que a parte isolada de uma das pontas do eixo da bobina fique em contato com o cavalete de apoio — desse modo, ainda não haverá passagem de corrente elétrica pela bobina (Figura 6).
Dê partida ao motor girando a bobina manualmente. Se o sentido de giro inicial for errado, o motor vai apresentar resistência e parar. Nesse caso, basta girar a bobina em sentido oposto e o motor começará a funcionar.
Quando a bobina é impulsionada manualmente, a ponta do fio semi-​isolado gira, colocando sua parte não isolada em contato intermitente com o cavalete. Desse modo, a corrente elétrica começa a passar pela bobina, criando um campo magnético em volta dela. Os campos magnéticos do ímã e da bobina interagem e esta tende a se mover da mesma forma que a agulha da bússola figura inicial. No entanto, após meio giro, a parte isolada do “eixo” inibe a passagem da corrente, fazendo cessar o campo magnético da bobina, que, no entanto, vai completar seu giro por inércia, até que a parte descoberta do fio entre em contato novamente com o cavalete, restabelecendo a corrente e o campo magnético. Nesse momento, novo impulso será dado à bobina pelo efeito de interação entre os dois campos magnéticos. Observe que, se o campo magnético da bobina fosse constante, o motor não giraria — a bobina ficaria parada após mudar de posição, da mesma maneira que a agulha da bússola. Quanto mais próximo o ímã estiver da bobina, maior será a velocidade do motor.
Nos motores elétricos é possível substituir o ímã natural por um eletroímã — um núcleo de ferro envolto por uma bobina com várias espiras de fio de cobre.

Motores industriais
Os motores de corrente contínua de uso industrial têm o mesmo princípio de funcionamento desse modelo experimental, sendo constituídos por três partes básicas — o rotor, o estator puramente magnético (ímã natural) e o sistema de retificação de tensão.
As escovas fazem o contato com a trilha do rotor. Nesse momento, a corrente elétrica passa pelas espiras da bobina gerando o campo magnético e fazendo o rotor iniciar o giro. A seguir, o vão do estator do rotor faz com que a corrente cesse. No entanto, o movimento de giro segue por inércia, até que se faça outro contato entre a trilha do rotor e as escovas.

A ao lado mostra a configuração básica de um motor de corrente contínua montado. Os motores desse tipo necessitam de um retificador para transformar a tensão alternada em contínua. A velocidade é facilmente controlada por uma resistência variável. Dos motores elétricos, são os que apresentam a construção mais simples, mas são pouco eficientes devido à baixa intensidade do campo magnético gerado pelo estator puramente magnético.






O motor universal difere do motor de corrente contínua pelo fato de possuir um eletroímã no lugar do ímã natural.
Existem inúmeras configurações de motor universal, mas a principal diferença entre elas é a quantidade de bobinas do estator e do rotor. Quanto mais bobinas, maiores serão a estabilidade dinâmica, 
a velocidade ou o torque.
No entanto, os motores elétricos mais utilizados são os de corrente alternada (AC). Nesse tipo de motor, tanto a corrente das bobinas do estator quanto a corrente das bobinas do rotor sofrem alteração de sentido ao longo do tempo. Os motores AC podem ainda ter como elemento auxiliar um transformador elevador de tensão e um alternador de frequência (esse último pouco comum). Os motores AC trabalham normalmente em uma frequência de rede na faixa dos 60 hertz (frequência da rede elétrica no Brasil), o que significa que o sentido da corrente em uma bobina varia 
60 vezes por segundo.
Tipicamente, os motores de corrente alternada possuem dezenas de bobinas no rotor e no estator, o que os torna mais estáveis e mais eficientes. Sua configuração é mais simples que a do motor universal, já que não necessita de comutadores e retificadores de tensão. Sua simplificação eletromecânica está no fato de usar a defasagem de 120 graus entre as fases da rede elétrica trifásica.
A abaixo apresenta uma configuração simplificada de um motor de corrente alternada dotado de seis bobinas no rotor e doze bobinas no estator (apenas um exemplo).

Situações de operação
1
. Motor desligado.
2. Rotor e estator são energizados. Nessa etapa, a primeira dupla oposta de bobinas do rotor recebe a fase R, a segunda dupla, a fase S e a terceira, a fase T. O mesmo acontece com cada um dos quartetos de bobinas do estator. Ocorre então a repulsão entre as bobinas do rotor e estator de mesma fase e a atração entre as bobinas dos que possuem fases distintas, o que dá o sentido de giro do motor.
3. Ocorre mudança de fase nas bobinas do rotor e estator seguindo a ordem horária RST. O motor inicia o giro contínuo.
4. Nova mudança de fase enquanto o motor continua girando, ocorrendo nova repulsão entre o campo magnético das bobinas do rotor e do estator.
5. Nova mudança de fase ao mesmo tempo em que o motor continua girando, ocorrendo nova atração entre as bobinas do rotor e estator, que estão ligeiramente distantes.
Esse ciclo continua até que o fornecimento de energia cesse.
O motor trifásico é o mais simples e o mais eficiente; contudo, não permite alteração de velocidade de rotação, que é determinada pela frequência da rede elétrica. Assim, em impressoras que utilizam motores trifásicos, é comum o uso de geradores de frequência programáveis ou, em máquinas mais antigas, sistemas mecânicos de ajuste de velocidade, tais como polias variáveis ou mesmo caixas redutoras.


Antonio Paulo Rodrigues Fernandez é professor da Escola Senai Theobaldo De Nigris, especializado em impressão offset e pré-impressão.