A CORRENTE, CAMPO MAGNÉTICO, FORÇA E TORQUE

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A direção da força mecânica é dada pela regra da mão esquerda de Fleming e sua magnitude é dada por:

[pic 3]

F=ILB, onde:

- B = Densidade de fluxo magnético;

- I = Corrente da bobina;

- L = Comprimento do condutor no campo magnético.

4. ESPECIFICAÇÕES DE MOTORES CC

Os principais fatores que precisamos ter ao escolher um motor CC são: VELOCIDADE, TORQUE e TENSÃO. Sabendo estas especificações, será fácil saber qual motor CC atenderá suas necessidades.

4.1. VELOCIDADE DO EIXO

Um motor CC aplica uma tensão V para rodar um eixo a uma velocidade de rotação proporcional ɷ. As especificações de velocidade do eixo geralmente se referem à velocidade sem carga, que é a velocidade máxima que o motor pode alcançar quando não há torque nele aplicado.

A velocidade do eixo é dada em rotações por minuto RPM. Estas rotações ou revoluções também podem ser representadas em radianos por segundo, rad/s, e para cálculos numéricos, o valor em radianos pode ser mais conveniente. A seguinte fórmula descreve a relação entre radianos por segundo e rotações ou rotações por minuto.

ωrad/s = ωrpm · (2π/60)

Para um motor CC ideal (que não possui perdas), a velocidade rotacional é proporcional à tensão fornecida, sendo:

ω = j · V

onde j é uma constante de proporcionalidade, dada em rad/(s.V).

4.2. TORQUE DE SAÍDA

A rotação do eixo gera uma força de rotação chamada torque (τ). O torque é dado em unidades de força-distância (lb-ft, oz-in, N-m, etc.) ele pode ser de dois tipos: torque de partida ou torque contínuo. O torque de partida é o τ no qual a velocidade do eixo é zero ou o motor está parado.

Já o torque contínuo é o máximo τ em condições normais de funcionamento. Observe abaixo pela fórmula que o torque (τ) de um motor CC é proporcional à corrente de indução (I), sendo que neste caso temos a constante de torque (k). A seguinte equação descreve as relações entre torque e corrente.

τ = k · I ou I = τ / k

A importância da constante de torque é evidenciada na equação acima. Para um dado torque, um valor alto de k limita a corrente a um valor baixo. Esta é uma medida de eficiência, uma vez que um menor consumo de corrente significa menor dissipação de energia (calor). Conhecendo a constante de torque e o torque produzido, podemos calcular a corrente através da armadura, que é utilizada para sabermos a classificação de temperatura.

4.3. TENSÃO

Os motores de corrente contínua podem ser projetados para operar a uma tensão específica caso houver a necessidade.

No entanto sempre se deve observar a disponibilidade de fonte de alimentação adequada para cada aplicação. As fontes de alimentação mais comuns no mercado são 12Vcc e 24Vcc, mas é comum conversores que realizam a retificação de tensões em 110V e 220V a fim de fornecer qualquer nível de tensão necessário para a sua aplicação.

No entanto como a velocidade depende da tensão, a alimentação poderá ser um limitante caso não for feita uma especificação adequada do motor CC.

5. COMUTAÇÃO

A comutação do motor de CC pode ser com ou sem escovas (brushless), sendo que cada um oferece vantagens específicas.

5.1. MOTORES ELÉTRICOS ESCOVADOS

Os motores elétricos escovados usam escovas de contato que se conectam com o comutador para alimentar o rotor.

A construção escovada é menos onerosa do que o motor sem escovas e o controle é mais simples e barato. Outra característica é que o escovado pode operar em ambientes extremos devido à sua ausência interna de componentes eletrônicos. Por outro lado, motores escovados exigem manutenção periódica para substituição das escovas desgastadas.

5.2. MOTORES ELÉTRICOS SEM ESCOVAS OU BRUSHLESS

Os motores sem escovas ou Brushless usam um ímã permanente incorporado no conjunto do rotor. Eles podem usar um ou mais dispositivos de Efeito Hall para detectar a posição do rotor e uma eletrônica de acionamento associada a ele controla a rotação do eixo (velocidade). Os motores Brushless são similares aos motores CA, mas são comutados eletronicamente (ESM) de modo que possam ser alimentados em CC.

A comutação sem escovas (Brushless) é mais eficiente, requer menos manutenção, gera menos ruído e tem uma maior densidade de potência e faixa de velocidade se comparado ao motor de comutação escovada. No entanto, a eletrônica dos motores brushless geralmente contribuem para o seu custo de aquisição, que também possuem maior complexidade e maiores limitações ambientais.

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6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Se um motor CC tiver que se encaixar em um espaço ou satisfazer uma exigência de peso, então às características físicas podem ser fatores de seleção importantes. A configuração do eixo e o redutor, caso for aplicado também são considerações que devem receber atenção.

A configuração do eixo determina como o motor é montado e conectado ao sistema que ele irá acionar e é essencial sua correta seleção de forma com que ele seja compatível com o sistema. A seleção ideal do eixo aumenta a eficácia e pode economizar tempo e custo durante a montagem. As configurações podem incluir tipos côncavos, redondos, quadrados, sextavados, ranhurados, em degrau ou parafusos.

A redução ou redutor é usada no motor CC para aumentar ou reduzir a velocidade do eixo mecanicamente. Utilizando o redutor, o motor tende a ter volume ou peso menor. Os tipos de redutores que são usados em motores elétricos de corrente contínua podem incluir redutores de engrenagem, planetários, sem-fim ou cônicos.

Finalmente, ao selecionar o motor de corrente contínua, você pode ter que considerar as condições ambientais ou requisitos de aplicação quando