Motor

Um motor é um dispositivo eletromagnético que realiza a conversão ou transmissão de energia elétrica de acordo com a lei da indução eletromagnética. Motores elétricos podem ser classificados como motores elétricos e geradores. Um motor elétrico é representado pela letra M no circuito. Sua principal função é produzir torque de acionamento, como fonte de energia de aparelhos elétricos ou várias máquinas. No circuito, a letra G representa um gerador. A gerador converte energia mecânica em energia elétrica.

Componentes de motores

As duas partes mecânicas de um motor elétrico são chamadas de rotor e estator. As duas partes elétricas são chamadas de ímã e armadura, uma presa ao rotor e outra ao estator. Esses ímãs, sejam ímãs permanentes ou eletroímãs, geram um campo magnético através da armadura. Os ímãs do campo magnético podem ficar no estator enquanto a armadura ficaria no rotor, mas também pode ser o contrário.

Rolamentos

Ele é montado em rolamentos. Os rolamentos carregam forças de carga axial e radial através do eixo para a carcaça do motor, então o rotor gira no eixo.

Rotor

O rotor é a parte móvel que fornece energia mecânica. O rotor é normalmente equipado com condutores que transportam uma corrente elétrica. O campo magnético do estator exerce uma força no condutor, fazendo com que o eixo gire. Alguns rotores transportam ímãs permanentes. Os ímãs permanentes têm alta eficiência em uma ampla faixa de velocidades e potência operacionais.

Entreferro

O entreferro entre o estator e o rotor permite a rotação deste último. A largura do entreferro tem uma influência substancial nas características elétricas do motor. Como regra, quanto mais estreito o entreferro, melhor o desempenho do motor. Isso ocorre porque o excesso de entreferro reduz o desempenho. Por outro lado, um entreferro muito pequeno cria atrito, além de ruído.

O eixo do motor está fora do motor para atender aos requisitos de carga. Além disso, como a força de carga está além do mancal mais distante, ela é conhecida como carga suspensa.

Estator

A 

O estator é colocado ao redor do rotor e geralmente inclui os ímãs de campo, que podem ser ímãs permanentes ou eletroímãs (fiação ao redor de um núcleo ferromagnético). Esses ímãs criam um campo magnético que permeia a armadura do rotor e gera uma força nos enrolamentos do rotor. O núcleo do estator contém muitas folhas finas de metal isoladas chamadas laminações feitas de aço elétrico com propriedades como permeabilidade, histerese e saturação. Se houvesse um núcleo sólido, correntes parasitas seriam produzidas, mas esse efeito é minimizado pelo empilhamento de folhas. Para motores CA alimentados pela rede elétrica, os condutores dos enrolamentos são impregnados com verniz no vácuo, eliminando a vibração do fio que, de outra forma, causaria um curto-circuito no isolamento e reduziria a vida útil do motor. Motores encapsulados em resina, usados ​​em aplicações como bombas submersíveis de poço profundo, máquinas de lavar e condicionadores de ar, têm os enrolamentos dos estatores envoltos em resina plástica para evitar corrosão e reduzir o ruído conduzido.

Armadura

Uma armadura é um fio enrolado em torno de um núcleo ferromagnético. Quando a corrente passa pelos fios, um campo magnético exerce uma força (força de Lorentz) sobre eles, o que faz o rotor girar. Os enrolamentos são bobinas enroladas em torno de um núcleo ferromagnético de ferro macio laminado, que quando energizado por polos magnéticos.

Existem duas configurações em que os motores vêm, com e sem polos magnéticos. Em motores de polos de sal, os núcleos ferromagnéticos do rotor e do estator contêm projeções chamadas polos voltados um para o outro. Abaixo da face do polo, cada polo contém um enrolamento de fio. O fluxo de corrente nesses fios transforma esses polos em polos norte e sul. Em um motor de polo não enviesado, também conhecido como motor de campo distribuído ou rotor circular, o núcleo ferromagnético é um cilindro liso. Seus enrolamentos são distribuídos uniformemente em ranhuras ao redor da circunferência. A corrente alternada nos enrolamentos produz um polo magnético em rotação contínua no núcleo. Os motores de polo sombreado têm um enrolamento ao redor de alguns dos polos que atrasam a fase do campo magnético naquele polo.

Comutador

Um comutador é um interruptor elétrico rotativo que fornece corrente ao rotor. O comutador inverte periodicamente a corrente nos enrolamentos do rotor conforme o eixo gira. O comutador tem a forma de um cilindro no qual vários segmentos de contato de metal são posicionados e dispostos em uma armadura. Dois ou mais contatos elétricos chamados de "escovas" são feitos de material condutor macio, como carbono, pressionados na face do comutador. Durante a rotação, isso produz um contato deslizante com segmentos sucessivos do comutador pelas escovas para fornecimento de corrente ao rotor, com os enrolamentos conectados às lâminas do comutador. Cada meia volta (180°) do comutador inverte a direção da corrente nos enrolamentos do rotor. Assim, a direção do torque aplicado ao rotor sempre permanece a mesma. Sem essa reversão, a direção do torque no enrolamento do rotor é invertida a cada meia volta, parando assim o rotor. Os motores comutados foram substituídos principalmente por motores sem escovas, motores de ímã permanente e motores de indução.

Fornecimento e controle do motor

Fornecimento de motores

Conforme mencionado acima, os motores CC são geralmente fornecidos por meio de um comutador de anel aberto-fechado. Um motor CA pode ser comutado usando um comutador de anel deslizante ou um comutador externo. Pode ser um tipo de controle de velocidade fixa ou variável e pode ser síncrono ou assíncrono. Motores de uso geral podem funcionar em CA ou CC.

Controle Motor

Os motores CC operam em uma faixa de velocidades ajustando a tensão aplicada aos terminais ou por modulação por largura de pulso (PWM).

Motores CA que operam em velocidade fixa normalmente são acionados diretamente pela rede ou por meio de um soft starter; motores CA que operam em uma faixa de velocidades são acionados por uma variedade de inversores de potência, acionamentos de frequência variável ou tecnologias de comutadores eletrônicos.

O termo comutado eletronicamente é comumente associado a motores CC sem escovas autocomutados e aplicações de motores de relutância comutada.

Principais

Motores elétricos dependem de campos magnéticos para operar. Campos magnéticos podem ser gerados por ímãs ou por enrolamentos ao redor de um núcleo magnético. A teoria começa com uma explicação da força magnética em um fio condutor de corrente exposto a um campo magnético. Um ímã gera um campo magnético entre os polos N e S. As linhas do campo magnético saem do polo N e entram no polo S. Este campo magnético é constante, não há flutuações no campo magnético e parece um campo magnético DC.

Quando um fio condutor de corrente entra em um campo magnético, o fio é submetido a uma força magnética e, portanto, se move. A magnitude da força magnética depende de vários parâmetros que serão discutidos neste artigo. Primeiro, a força magnética depende da corrente através do fio. Ou seja, se a corrente através do fio for zero, nenhuma força será aplicada ao fio enquanto a força estiver diretamente relacionada à corrente. Portanto, a seguinte equação pode ser escrita:

(1). F ∝ eu

Onde F é a força magnética e I é a corrente no fio. O outro parâmetro é o comprimento do fio que vê o campo magnético. A relação da força magnética com o comprimento do fio exposto também é simples e pode ser escrita como:

(2). F ∝ eu

Onde l é o comprimento do fio. O último parâmetro é a intensidade do campo magnético que tem uma relação direta com a força magnética:

(3). F ∝ B

Esses três parâmetros determinam o valor máximo da força magnética quando o campo é perpendicular ao fio. Portanto, qualquer desvio da posição perpendicular reduz a força no fio. Isso ocorre porque se uma dessas posições for desviada, a força magnética não atinge seu valor máximo. O motivo é que ocorre um ângulo entre o campo magnético e a corrente no condutor.

Considerando todos os parâmetros, a força magnética pode ser calculada pelas seguintes equações:

(4). F=B·I·l·sinθ

Agora, em vez de ter um condutor entre os polos, um loop é considerado. O loop pode ter qualquer formato. Mas para facilitar a visualização, suponha que ele seja retangular. Então, cada um de seus lados carregará a corrente e estará sob uma força magnética. A direção dessa força pode ser obtida usando a regra da mão esquerda.

Nesta regra, o polegar é paralelo à força magnética, o dedo indicador mostra a direção do campo magnético e o dígito do meio indica a direção da corrente. Todos esses dedos estão em ângulos retos entre si. A força magnética é zero se a corrente transportada for paralela ao campo magnético na Equação 4. Então, a força magnética em BC e AD é zero.

Aqui, apenas AB e CD são magnetizados. Ao aplicar a regra da mão esquerda nos caminhos AB e CD, a direção da força magnética será para cima para o caminho AB e para baixo para o caminho CD. Essas duas forças em direções opostas fazem o loop girar. No entanto, a rotação não pode ser alcançada porque a direção da corrente no loop permanece a mesma. Em outras palavras, quando o loop é perpendicular ao campo magnético, é a posição de maior estabilidade do loop. Lá, as forças de tração para cima e para baixo se cancelam, portanto, não há movimento do loop de fio. Para esse problema, cada meia volta da rotação requer que a direção da corrente no loop seja invertida para que o loop de fio gire. Além disso, a inércia ajudará o loop de fio a continuar girando e passar pela posição de estabilidade.