Classificação das Máquinas de Corrente Contínua

Introdução:

A máquina de corrente contínua é um dos três tipos básicos de máquinas elétricas (existem ainda as máquinas síncronas e as máquinas assíncronas ou de indução) que tem sido largamente utilizado na indústria, principalmente quando se necessita de variação de velocidade, uma vez que ela é capaz de fornecer torque numa ampla faixa de velocidades. No entanto, a sua importância vem diminuindo ultimamente devido ao fato de máquinas de indução e máquinas síncronas alimentadas por conversores estáticos permitirem variação de velocidade de forma muito mais eficiente.

Classificação das Máquinas de Corrente Contínua:

Tomando como critério de classificação o princípio de funcionamento, as máquinas de corrente contínua se classificam em:

a) Geradores de Corrente Contínua (Dínamos);

b) Motores de Corrente Contínua.

Gerador de Corrente Contínua (Dínamo):

Partes Constituintes Principais:

Um gerador de corrente contínua (dínamo) é formado pelos componentes mostrados na Figura 01:

Figura 01 - Corte Transversal de um Gerador de Corrente Contínua.

Onde:

01 – Carcaça;

02 – Pólo Principal;

03 – Sapata Polar;

04 – Enrolamento de Compensação;

05 – Enrolamento de Excitação Principal;

06 – Enrolamento de Excitação Auxiliar (opcional);

07 – Pólo de Comutação;

08 – Enrolamento de Comutação;

09 – Eixo;

10 – Núcleo do Rotor;

11 – Comutador;

12 – Enrolamento da Armadura;

13 – Escova.

As partes do estator são:

• Carcaça - é a estrutura que suporta todas as demais partes. Conduz, também, o fluxo magnético de um pólo ao outro;

• Pólos de Excitação Principal - constitui um núcleo magnético formado por um conjunto de chapas laminadas e as suas extremidades, mais largas, constituem as sapatas polares. Produz o fluxo magnético;

• Enrolamento Principal de Campo - o enrolamento principal de campo é bobinado sobre o pólo de excitação principal. É alimentada em corrente contínua e estabelece assim um campo magnético contínuo no tempo;

• Enrolamento Auxiliar de Campo - igualmente alojado sobre o pólo principal. Tem por função compensar a reação da armadura reforçando o campo principal;

• Pólos de Comutação - são alojados na região entre os pólos e constituídos por um conjunto de chapas laminadas justapostas;

• Enrolamentos de Comutação - são percorridos pela corrente da armadura, sendo ligados em série com este. Facilitam a comutação e evitam o aparecimento de centelhamento no comutador;

• Enrolamento de Compensação - são alojados em ranhuras na superfície dos pólos excitação (sapatas polares). Eliminam os efeitos do campo da armadura e melhorar a comutação. É mais comum em máquina de alta potência, devido ao custo adicional de fabricação e dos materiais;

• Conjunto Porta-Escovas e Escovas - o porta-escovas é a estrutura mecânica que aloja as escovas. É montado de tal forma que possa ser girado para um perfeito ajuste da comutação da máquina. As escovas são constituídas de material condutor e deslizam sobre o comutador quando este gira. As escovas são pressionadas por molas contra a superfície do comutador e também conectam o circuito externo da máquina com o enrolamento da armadura.

As partes que constituem o rotor são:

• Núcleo Magnético - é constituído de um pacote de chapas de aço magnético laminadas, com ranhuras axias para alojar o enrolamento da armadura;

• Enrolamento da Armadura - é composto de um grande número de espiras em série ligadas ao comutador. O giro da armadura faz com que seja induzida uma tensão neste enrolamento;

• Comutador - é composto por lâminas de cobre (lamelas) isoladas umas das outras por meio de lâminas de mica (material isolante). Transformam a tensão alternada induzida numa tensão contínua;

• Eixo - é o elemento que transmite a potência mecânica desenvolvida pelo motor a uma carga a ele acoplada.

Princípio de Funcionamento:

Em cada meia-volta da armadura, o comutador troca o terminal ligado ao circuito externo. Isso origina uma corrente de mesmo sentido, apesar de variar de intensidade. Tal corrente é denominada "corrente pulsante".

Aumentando-se o número de setores do comutador, o que é possível através do aumento do número de armaduras, obtemos uma corrente praticamente contínua no circuito extreno. Dizemos que a corrente está retificada e o equipamento constitui um dínamo.

Motor de Corrente Contínua:

Os motores de corrente contínua possuem custo elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada em corrente contínua. A flexibilidade que pode ser obtida dos motores de corrente contínua, com seus vários tipos de excitação, acaba por determinar uma decisiva vantagem destes motores sobre as máquinas de corrente alternada, sempre que altos conjugados ou ampla variação de velocidades são desejáveis. Porém, esta realidade vem mudando proporcionalmente ao avanço da eletrônica de potência. Pode-se também apontar algumas desvantagens sobre o uso do motor de corrente contínua.

Para uma determinada potência, os motores de corrente contínua são maiores e mais caros que os motores de indução e por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação. E devido à presença do comutador existe uma maior necessidade de manutenção e a comutação de corrente por este elemento mecânico implica em arcos e faíscas, um