Aula de introdução a máquinas elétricas, motor CC

Aula que resume como é o funcionamento de um motor CC

1. Motores CC

2. Exemplos e casos de uso

3. Princípios de funcionamento

4. Princípios de funcionamento

5. Princípios de funcionamento

6. Princípios de funcionamento

7. Princípios de funcionamento

8. Tipos de motor CC

●Quanto à presença de escovas:
Brushed/Brushless.
●Magnetizante induzido ou permanente.
●No caso da induzida, ligada em série ou
em paralelo com o motor.

9. Tipos de motor CC

●Quanto à presença de escovas:
Brushed/Brushless.

10. Tipos de motor CC

●Quanto ao circuito equivalente:

11. principais características dos motores de corrente contínua (CC) brushed:
1.Construção simples: Os motores CC brushed possuem uma construção mecânica relativamente simples,
com um rotor e um estator, além do sistema de escovas e anéis coletores para a comutação da corrente.
2.Controle de velocidade: Os motores CC brushed oferecem um controle de velocidade relativamente simples,
variando a tensão aplicada nas escovas. Ao ajustar a tensão, é possível controlar a velocidade de rotação
do motor.
3.Torque de partida elevado: Os motores CC brushed são conhecidos por fornecer um alto torque de partida,
o que os torna adequados para aplicações que exigem um torque inicial elevado.
4.Baixa inércia do rotor: O rotor dos motores CC brushed geralmente tem uma baixa inércia, o que permite
uma resposta rápida a mudanças de carga e uma melhor capacidade de aceleração.
5.Manutenção regular: Esses motores exigem manutenção regular devido ao desgaste das escovas de
carvão. As escovas precisam ser substituídas periodicamente para garantir o funcionamento adequado do
motor.
6.Velocidade proporcional à tensão: Em geral, a velocidade de rotação dos motores CC brushed é
diretamente proporcional à tensão aplicada. Ao aumentar a tensão, a velocidade aumenta, e vice-versa.
7.Ruído eletromagnético: Os motores CC brushed podem gerar ruído eletromagnético devido à comutação
das escovas, o que pode ser uma consideração em aplicações sensíveis ao ruído.
8.Baixo custo: Comparados a outros tipos de motores, os motores CC brushed tendem a ter um custo inicial
mais baixo, tornando-os uma opção acessível em muitas aplicações.

12. principais características dos motores de corrente contínua (CC) brushless:
1.Alta eficiência: Os motores CC brushless são conhecidos por sua alta eficiência energética. Como não há
escovas que causem atrito, a energia elétrica é convertida em energia mecânica de forma mais eficiente.
2.Longa vida útil: Os motores brushless possuem uma vida útil mais longa em comparação com os motores
brushed, uma vez que não têm escovas que se desgastam com o tempo. Isso resulta em menor
necessidade de manutenção e substituição de componentes.
3.Controle preciso de velocidade e torque: Os motores brushless oferecem um controle mais preciso de
velocidade e torque, geralmente utilizando um controlador eletrônico para ajustar a corrente e a tensão
aplicadas aos enrolamentos do motor.
4.Alta densidade de potência: Os motores brushless têm uma alta densidade de potência, o que significa que
podem fornecer uma potência significativa em um tamanho compacto. Isso os torna ideais para aplicações
onde o espaço é limitado.
5.Baixo ruído: Devido à ausência de escovas e comutação eletrônica, os motores brushless produzem menos
ruído em comparação com os motores brushed, tornando-os adequados para aplicações que exigem baixo
nível de ruído.
6.Maior faixa de velocidade: Os motores brushless podem operar em uma faixa mais ampla de velocidades
em comparação com os motores brushed, permitindo uma maior flexibilidade de aplicação.
7.Reversibilidade: Os motores brushless podem inverter o sentido de rotação facilmente, alterando a
sequência de comutação dos enrolamentos através do controlador eletrônico.

13. Vantagens e desvantagens:
Brushed
Vantagens:
1.Simplicidade: Os motores brushed são
relativamente simples em sua construção e
funcionamento, o que os torna fáceis de
entender e manter.
2.Custo: Geralmente, motores brushed são
mais econômicos em termos de custo inicial,
tornando-os uma opção acessível em muitas
aplicações.
3.Controle de velocidade: Os motores brushed
oferecem um controle de velocidade mais
simples, uma vez que a velocidade pode ser
ajustada variando a tensão aplicada nas
escovas.


Desvantagens:
1.Escovas desgastam: As escovas de carvão, usadas
para realizar a comutação no motor brushed, sofrem
desgaste ao longo do tempo e podem precisar ser
substituídas periodicamente.
2.Manutenção: Devido ao desgaste das escovas, os
motores brushed exigem mais manutenção regular do
que os brushless.
3.Menor vida útil: Em geral, os motores brushed têm
uma vida útil mais curta do que os brushless devido
ao desgaste das escovas e ao atrito mecânico.

14. Vantagens e desvantagens:
Brushless

Vantagens:
1.Maior eficiência: Os motores brushless
são mais eficientes do que os brushed,
pois não há perda de energia devido ao
atrito das escovas.
2.Maior durabilidade: Como não há
escovas sujeitas a desgaste, os
motores brushless tendem a ter uma
vida útil mais longa e requerem menos
manutenção.
3.Alta velocidade: Os motores brushless
podem alcançar velocidades mais
altas do que os brushed, devido à sua
construção eletromagnética.
Desvantagens:
1.Complexidade: Os motores brushless são mais complexos
em termos de eletrônica de controle, requerendo sensores de
posição, controladores eletromagnéticos e circuitos de
comutação.
2.Custo: Comparados aos motores brushed, os motores
brushless tendem a ser mais caros, principalmente devido
aos componentes eletrônicos e ao controle mais sofisticado.
3.Controle mais complexo: Embora os motores brushless
ofereçam maior eficiência, o controle de velocidade e torque
pode ser mais desafiador devido à necessidade de eletrônica
de controle avançada.

15. Tipos de motor CC

●Magnetizante induzido ou permanente.

16. Principais características dos motores de corrente contínua (CC) com ímã permanente:
1.Alta eficiência: Os motores CC com ímã permanente são conhecidos por sua alta eficiência energética. Os ímãs
permanentes fornecem um campo magnético estável, resultando em uma conversão mais eficiente da energia
elétrica em energia mecânica.
2.Alta densidade de potência: Os motores com ímã permanente possuem uma alta densidade de potência, o que
significa que podem fornecer uma potência significativa em um tamanho compacto. Isso os torna adequados para
aplicações com espaço limitado.
3.Resposta rápida: Esses motores têm uma resposta rápida a mudanças de carga, permitindo um controle preciso de
velocidade e torque. Eles são adequados para aplicações que exigem uma resposta dinâmica e ágil.
4.Manutenção reduzida: Os motores com ímã permanente não possuem escovas que precisam ser substituídas,
resultando em uma manutenção reduzida em comparação com os motores brushed.
5.Maior vida útil: Devido à ausência de escovas e ao uso de ímãs permanentes de alta qualidade, esses motores
tendem a ter uma vida útil mais longa.
6.Velocidade constante: Os motores com ímã permanente são conhecidos por sua capacidade de manter uma
velocidade de rotação mais constante, independentemente das variações de carga.
7.Menor ruído: Como não há escovas que causem atrito, os motores com ímã permanente tendem a produzir menos
ruído durante a operação em comparação com os motores brushed.
8.Controle de velocidade suave: Os motores com ímã permanente podem ser controlados de forma suave e precisa,
permitindo ajustes finos na velocidade e torque por meio do controle eletrônico.

17. Principais características gerais dos motores CC com eletroímãs:
1.Controle de campo magnético: Ao contrário dos motores com ímãs permanentes, os motores CC com eletroímãs
permitem o controle do campo magnético por meio do controle da corrente que passa pelos enrolamentos do
eletroímã. Isso proporciona flexibilidade no controle da velocidade, torque e direção do motor.
2.Alta flexibilidade e ajustabilidade: Os motores CC com eletroímãs oferecem uma grande flexibilidade e
ajustabilidade em termos de controle de campo magnético. Isso permite um controle preciso e adaptável às
necessidades específicas da aplicação.
3.Torque elevado: Os motores CC com eletroímãs são capazes de fornecer um torque elevado em comparação com
alguns outros tipos de motores CC. Isso pode ser vantajoso em aplicações que exigem força de tração ou torque
inicial elevados.
4.Resposta dinâmica: Os motores CC com eletroímãs têm uma resposta dinâmica rápida a alterações no campo
magnético, permitindo uma rápida adaptação às mudanças de carga e uma melhor capacidade de controle de
velocidade.
5.Reversibilidade: Assim como outros motores CC, os motores com eletroímãs são reversíveis, o que significa que
podem operar tanto no sentido horário quanto no sentido anti-horário com base na direção da corrente aplicada.
6.Complexidade e custo: Os motores CC com eletroímãs podem ser mais complexos em termos de projeto e controle
em comparação com outros tipos de motores CC. A necessidade de alimentação contínua de corrente para manter
o campo magnético pode resultar em custos adicionais em relação ao consumo de energia e à complexidade do
sistema de controle.

18. Motores CC com ímãs permanentes:
Vantagens:
1.Alta eficiência: Os motores CC com ímãs
permanentes tendem a ser mais eficientes em
termos de conversão de energia elétrica em
energia mecânica, devido ao campo
magnético estável fornecido pelos ímãs
permanentes.
2.Melhor resposta de velocidade: Esses
motores têm uma resposta mais rápida às
mudanças de carga, permitindo uma melhor
regulação de velocidade e controle de
aceleração.
3.Tamanho compacto: Os motores CC com
ímãs permanentes são geralmente menores e
mais leves em comparação com os motores
sem ímãs permanentes.
Desvantagens:
1.Limitações de temperatura: Os ímãs
permanentes podem ter sua magnetização
afetada por altas temperaturas. É necessário
garantir que a temperatura operacional do motor
não exceda os limites dos ímãs permanentes
utilizados.
2.Controle mais complexo: O controle de
velocidade e torque de motores CC com ímãs
permanentes pode ser mais complexo devido à
necessidade de circuitos eletrônicos de
comutação avançados.

19. Motores CC sem ímãs permanentes:
Vantagens:
1.Flexibilidade de controle: Os motores CC sem
ímãs permanentes permitem um controle mais
preciso de velocidade, torque e direção,
tornando-os adequados para aplicações em
que o controle dinâmico é fundamental.
2.Tolerância a altas temperaturas: Esses motores
são menos sensíveis a altas temperaturas em
comparação com os motores com ímãs
permanentes, tornando-os mais adequados
para ambientes de alta temperatura.
3.Menor custo: Os motores CC sem ímãs
permanentes tendem a ter um custo inicial
mais baixo do que os motores com ímãs
permanentes.
Desvantagens:
1.Menor eficiência: Os motores CC sem ímãs
permanentes geralmente possuem menor eficiência
energética, uma vez que a energia elétrica é
convertida em energia mecânica através de campos
magnéticos gerados pelos enrolamentos do estator.
2.Maior manutenção: Os motores sem ímãs
permanentes, como os motores brushed, requerem
a substituição periódica das escovas de carvão,
aumentando a necessidade de manutenção.

20. Tipos de motor CC

●Ligação do magnetizante em série ou
em paralelo com o motor.

21. Principais características dos motores de corrente contínua (CC) ligados em série:
1.Alto torque de partida: Os motores CC ligados em série são conhecidos por fornecer um alto torque de partida, o
que os torna adequados para aplicações que exigem um torque inicial elevado, como locomotivas elétricas e
guindastes.
2.Velocidade proporcional à carga: A velocidade de rotação dos motores CC ligados em série diminui à medida que a
carga aumenta. Isso ocorre devido à característica de velocidade variável natural desses motores, onde a corrente
de armadura e a corrente de campo são diretamente proporcionais à carga.
3.Controle de velocidade simples: O controle da velocidade dos motores CC ligados em série é relativamente simples.
Ele pode ser realizado variando a tensão ou corrente total aplicada ao motor por meio de dispositivos de controle,
como resistores ou controladores eletrônicos de potência.
4.Amplas faixas de velocidade: Os motores CC ligados em série podem operar em amplas faixas de velocidade, desde
baixas velocidades até velocidades mais altas, dependendo da aplicação e do controle adequado.
5.Reversibilidade: Os motores CC ligados em série são reversíveis e podem operar no sentido horário e anti-horário,
alterando a direção da corrente de campo e da corrente de armadura.
6.Baixa estabilidade de velocidade: Uma desvantagem dos motores CC ligados em série é a menor estabilidade de
velocidade em comparação com outros tipos de motores CC, como os motores CC ligados em shunt. A velocidade
do motor pode variar significativamente com alterações na carga, o que pode ser indesejável em certas aplicações.
7.Baixa eficiência: Os motores CC ligados em série geralmente possuem uma eficiência inferior em comparação com
outros tipos de motores CC. Parte da energia é dissipada em forma de calor nos enrolamentos de campo e de
armadura, resultando em perdas.

22. Principais características dos motores de corrente contínua (CC) ligados em paralelo:
1.Velocidade constante: Os motores CC ligados em paralelo tendem a manter uma velocidade de rotação mais
constante, independentemente das variações de carga. Isso ocorre porque a tensão aplicada em cada motor é
controlada individualmente, permitindo ajustes independentes para manter a velocidade desejada.
2.Controle de velocidade individual: Cada motor CC ligado em paralelo pode ter seu próprio controle de velocidade
individual, o que proporciona uma maior flexibilidade em termos de ajuste e controle precisos das velocidades dos
motores independentemente uns dos outros.
3.Alta estabilidade de velocidade: Os motores CC ligados em paralelo são conhecidos por terem uma maior
estabilidade de velocidade em comparação com os motores ligados em série. Isso ocorre porque a variação de
carga em um motor não afeta diretamente a velocidade dos outros motores, permitindo um controle mais preciso e
estável.
4.Distribuição de carga equilibrada: Ao ligar os motores CC em paralelo, a carga é distribuída de forma mais
equilibrada entre os motores, o que ajuda a evitar sobrecarga em um único motor. Isso resulta em uma operação
mais eficiente e prolonga a vida útil dos motores.
5.Melhor eficiência energética: Os motores CC ligados em paralelo podem oferecer uma melhor eficiência energética
em comparação com outros arranjos de ligação, como os motores ligados em série. Isso ocorre porque a
distribuição de carga equilibrada evita sobrecargas e melhora o aproveitamento da energia fornecida.
6.Reversibilidade: Assim como outros motores CC, os motores ligados em paralelo são reversíveis e podem operar no
sentido horário e anti-horário, alterando a direção da corrente de campo e da corrente de armadura.

23. Motores CC em ligação série:
Vantagens:
1.Alto torque de partida: Os motores CC em
ligação série são conhecidos por fornecer
um alto torque de partida, o que os torna
adequados para aplicações que requerem
grande torque inicial.
2.Controle de velocidade: Esses motores têm
uma característica de velocidade variável
natural, em que a velocidade diminui à
medida que a carga aumenta. Isso pode
ser útil em algumas aplicações
específicas.
3.Simplificação do sistema de controle: Os
motores CC em ligação série não requerem
um controlador de velocidade separado e
podem ser controlados diretamente pela
variação da tensão aplicada.
Desvantagens:
1.Baixa estabilidade de velocidade: Esses motores
tendem a ter uma menor estabilidade de velocidade em
comparação com os motores CC em ligação shunt. Isso
pode ser problemático em aplicações que exigem uma
velocidade de rotação constante.
2.Menor eficiência: Os motores em ligação série
geralmente são menos eficientes em termos de
conversão de energia elétrica em energia mecânica em
comparação com os motores em ligação shunt.
3.Requisitos de proteção: Os motores em ligação série
podem exigir proteção adicional para evitar danos
causados por cargas excessivas ou condições de
operação fora dos limites.

24. Motores CC em ligação
shunt:
Vantagens:
1.Estabilidade de velocidade: Os motores
CC em ligação shunt apresentam uma
maior estabilidade de velocidade,
mantendo uma velocidade de rotação
mais constante, mesmo quando a carga
varia.
2.Eficiência: Esses motores geralmente
são mais eficientes em termos de
conversão de energia elétrica em
energia mecânica, em comparação com
os motores em ligação série.
3.Controle de velocidade mais preciso: Os
motores em ligação shunt permitem um
controle mais preciso da velocidade por
meio do ajuste da corrente de campo.
Desvantagens:
1.Menor torque de partida: Os motores em ligação shunt
normalmente fornecem um torque de partida inferior em
comparação com os motores em ligação série. Portanto,
podem ser menos adequados para aplicações que exigem
torque inicial elevado.
2.Controle de velocidade mais complexo: O controle da
velocidade em motores em ligação shunt requer um
controlador de velocidade separado para ajustar a corrente
de campo, tornando-o mais complexo em comparação
com os motores em ligação série.
3.Menor capacidade de resposta a picos de carga: Os
motores em ligação shunt podem ter uma capacidade de
resposta inferior para lidar com variações rápidas de carga.