Prova 2°

INTRODUÇÃO

O tema que iremos abordar nesse trabalho, será sobre os MOTORES ELÉTRICOS, sua história, como funcionam os diversos tipos de motores que encontramos nos equipamentos de nosso cotidiano.

Motores elétricos ou atuadores elétricos são transdutores destinados a transformar, converter energia elétrica em mecânica, utilizando normalmente o princípio da reação entre dois campos magnéticos, e é o mais usado de todos os motores por diversas vantagens: baixo custo, limpeza, facilidade de transporte, simplicidade de comando, de fácil construção, e fácil adaptação com qualquer tipo de carga.

Com a junção cada vez maior da eletrônica à mecânica, criando dispositivos mecatrônicos, os motores aparecem cada vez mais variados.

HISTÓRIA

Em 1820, o cientista dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851), não imaginou que com uma singela e simples experiência descobriria um princípio fundamental para o funcionamento do motor elétrico. Oersted passou uma corrente elétrica, gerada por uma pilha, por um fio condutor e depois aproximou desse fio uma bússola; a agulha, que é um ímã (uma barra magnética), mexeu-se e alinhou-se perpendicularmente ao fio. Para o cientista, o fato só poderia dizer uma coisa: em volta do fio havia um campo magnético, que agiu sobre o outro campo, o da agulha. Com isso estabeleceu-se pela primeira vez a relação entre eletricidade e magnetismo.

O físico francês André-Marie Ampere (1775-1836), um grande gênio da Matemática, após tomar conhecimento das experiências feitas pelo dinamarquês, começou a formular uma lei do eletromagnetismo, chegando à conclusão de que as linhas de forças criadas pelo fio eletrizado – campo magnético – são circulares, ou seja, formam uma espécie de cilindro invisível em volta do condutor, não como se pensava até então, que o campo magnético caminhava apenas em linha reta, de um ímã para o outro.

No ano de 1886, o cientista alemão Ernst Werner Von Siemens (1816 – 1892) inventou o primeiro gerador de corrente contínua autoinduzido. Durante quase três séculos, essa máquina que revolucionou o mundo em poucos anos, foi o alvo de estudos, pesquisas e invenções de outros cientistas.

Siemens construiu um gerador sem a utilização de imã permanente, provando que a tensão necessária para o magnetismo poderia ser retirado do próprio enrolamento do motor, isto é, a podia se auto excitar. O primeiro dínamo (um aparelho que gera corrente contínua (CC), convertendo energia mecânica em elétrica. No interior do dínamo, existe um fio condutor em espiral, e ímãs com as mesmas polaridades direcionadas para o espiral. Quando os ímãs são movimentados de forma circular, seu campo magnético atraí os elétrons do condutor, de forma a fazer com que esses elétrons passem para outra parte do fio. No caso da existência de um metal, os elétrons “puxados” fariam existir uma Diferença de Potencial (DDP), e assim uma tensão induzida.) de Werner Siemens possuía uma potência de aproximadamente 30 watts e uma rotação de 1200rpm. A máquina de Siemens não funcionava somente como um gerador de eletricidade, mas também podia operar como um motor, desde que se aplicasse aos seus bornes uma corrente elétrica.

Siemens & Halske, em 1879, apresentaram na feira industrial de Berlim, a primeira locomotiva elétrica, com uma potência de 2kW.

PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO

O motor elétrico simples funciona, basicamente, pela repulsão entre dois ímãs, um natural e outro não natural (eletroímã). É conveniente e frequente o uso de ímãs não naturais num motor elétrico para criar movimento, pois há a possibilidade de inversão dos pólos magnéticos, por meio da inversão do sentido da corrente elétrica.

Existem dois ímãs no motor: a armadura (ou rotor) é um eletroímã, ao passo que o ímã de campo é um ímã permanente (o ímã de campo também pode ser um eletroímã, mas na maioria dos motores pequenos isso não acontece, para economizar energia). O eletroímã tem algumas vantagens sobre um ímã permanente:

1. Podemos torna-los mais fortes;
2. Seu magnetismo pode ser criado ou suprimido;
3. Seus pólos podem ser invertidos[pic 1]

Um dos eletroímãs de um motor elétrico tem uma posição fixa; está ligado à armação externa do motor e é chamado campo magnético. O outro eletroímã é colocado no eixo de rotação e tem o nome de armadura. Quando se liga o motor, a corrente chega à bobina do campo, determinando os pólos norte e sul. Há também o fornecimento de corrente ao ímã da armadura, o que determina a situação norte e sul dos seus pólos. Os pólos opostos dos eletroímãs se atraem como acontecem nos ímãs permanentes. O ímã da armadura, tendo movimento livre, gira, a fim de que seu pólo norte se aproxime do pólo sul do ímã do campo e seu pólo sul do pólo norte do outro. Se nada mais acontecesse, o motor pararia completamente. Um pouco antes de se encontrarem os pólos opostos, no entanto, a corrente é invertida no eletroímã da armadura (com o uso de um comutador), invertendo, assim, a posição de seus pólos; o norte passa a ser o que está próximo ao norte do campo e o sul passa a ser o que está próximo ao sul do campo. Eles estão se repelem e o motor continua em movimento. A inversão do sentido da corrente. No momento oportuno, é condição indispensável para a manutenção dos torques “favoráveis”, os quais garantem o funcionamento dos motores. É por isso que os motores não podem ser feitos exclusivamente com ímãs permanentes. Esse é o princípio de funcionamento do motor de corrente contínua (CC)

Já o motor de corrente alternada (C.A) muda o sentido do fluxo várias vezes a cada segundo, então devido a isso, se a corrente que passa pelo eletroímã for alternada, os pólos norte e sul no eletroímã continuam alternando também. Portanto, o eletroímã vai continuar a girar.

Motores de Corrente Alternada (C.A): Defendida por Nikola Tesla, que acreditava que com ela era capaz de construir um motor que não necessitasse do uso do comutador, a corrente alternada é uma corrente elétrica cuja amplitude e direção variam ciclicamente (que possuí um ciclo com começo, meio e fim), ao contrário da corrente contínua (C.C) cuja direção permanece constante.

Tesla foi o primeiro a criar o motor de corrente alternada quando identificou em 1882 o princípio do campo magnético girante induzido, no qual duas bobinas, posicionadas em ângulo reto e alimentadas com uma corrente alternada com noventa graus de fase entre si poderiam fazer um campo magnético girar induzindo um torque no rotor, sem a necessidade do comutador utilizado em motores de corrente contínua. Esse motor só ficou pronto em 1892 e tinha 7.5 HP.

Motores de Corrente Contínua (C.C): São motores de custo elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em contínua. Podem funcionar com velocidade ajustável entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação, ou no caso da alimentação usada ser contínua, como no caso das pilhas em brinquedos. A corrente flui ora num sentido ora no outro no rotor de um motor C.C, graças às escovas de metal. Essas escovas tocam o comutador do rotor de forma que a corrente inverte seu sentido a cada meia volta do rotor.