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arrow_back Aula 02 - Máquinas Elétricas: Máquinas de Corrente Contínua

2. Princípio de funcionamento

Para compreender o princípio de funcionamento de um motor CC, temos de analisar quatro estágios. Porém, antes de iniciarmos essa análise, devemos conhecer a regra da mão direita para motores, que difere da regra da mão direita vista na Aula 01. Nessa nova regra que possibilitará a compreensão do sentido de rotação do motor, o polegar indica a direção da força, o indicador o sentido da corrente e o restante dos dedos as linhas de campo, conforme pode ser visto na Figura 08.

Regra da mão direita para motores

Para facilitar o entendimento do funcionamento de motores CC, consideraremos que a bobina da armadura possui apenas uma espira. Dessa forma, essa espira estará inicialmente posicionada de modo paralelo às linhas do campo fixo. Assim, por estar inserida dentro do campo magnético do ímã e totalmente atingida pelas linhas desse campo, essa espira sofrerá a ação máxima do campo magnético do ímã.


A bobina da armadura será alimentada com uma tensão contínua através das escovas e do comutador. A polaridade é definida como positiva se corresponder ao lado 1 do comutador, e como negativa se corresponder ao lado 2, como pode ser visto na Figura 09.


Primeiro estágio de funcionamento de um motor CC

Pelas leis do eletromagnetismo, temos que uma espira percorrida por uma corrente elétrica produz um campo magnético em torno dessa espira. Aplicando a regra da mão direita para a espira, percebemos que as linhas de campo formadas nela terão a mesma direção das linhas de campo do ímã. Assim, a interação entre os dois campos magnéticos criará uma reação de repulsão entre eles, provocando um movimento de rotação no rotor, por ser a parte móvel do motor, já que o estator não poderá se movimentar. Essa movimentação irá seguir a direção da força na regra da mão direita já mostrada na Figura 08.

Após receber o impulso inicial resultado da interação entre os campos magnéticos da espira e do ímã, o rotor irá gira até atingir uma região que o deixe fora da ação das linhas do campo magnético do ímã, formando um ângulo de 90º entre as linhas do campo do ímã e a espira, como pode ser visto na Figura 10.

Segundo estágio do rotor, espira alinhada a 90º das linhas de campo do ímã. (Imagem em 3D)

Porém, como o impulso dado no primeiro estágio é muito forte, a espira irá girar até atingir o terceiro estágio, pois a força aplicada inicialmente com a interação dos dois campos é maior do que a necessária para a espira alcançar o terceiro estágio. O mesmo impulso de força é dado do terceiro estágio para o primeiro, fazendo com que ela sofra a mesma intensidade de força e retorne à posição inicial.

Nesse estágio a espira gira 180º, invertendo sua posição. Assim, o lado 2 do comutador ficará voltado para parte superior e o lado 1, para o inferior. Contudo, o comutador manterá a corrente no mesmo sentido que no primeiro estágio, fazendo com que a espira continue a se movimentar também no mesmo sentido do primeiro estágio e seja impulsionada para concluir o giro de 360º.

Na verdade, esse estágio é definido apenas como uma posição intermediária em que a bobina está inclinada com relação às linhas do campo fixo em um ângulo de aproximadamente 30°, como pode ser visto na Figura 11. O quarto estágio serve apenas para comentarmos a ação contínua da diminuição da força de interação entre os campos sofrida pela bobina da armadura. Essa ação atinge seu máximo no estágio 01 ou no 03 e, até que atinja o estágio 02, no qual chega a zero, tem sua força reduzida conforme o aumento do ângulo. O motor passa do estágio 02 ao 03, ou do 02 ao 01, de acordo com o sentido de rotação, pois a força produzida no estágio 01 ou 03 é suficiente para que ele tenha um deslocamento maior que 90°.

Quarto estágio. (Imagem em 3D)

A descrição realizada acerca dos quatro estágios faz um resumo simplificado do princípio de funcionamento de um motor de corrente contínua, o que lhe permitirá uma boa compreensão sobre o assunto desta aula. Mais à frente você notará que não é tão simples assim, contudo já terá uma base estruturada para aplicar nos desafios que surgirão, pois teremos de lidar com termos mais técnicos e fenômenos um pouco mais complexos, tais como a força contra-eletromotriz (FCEM).

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