Você conhece quais os principais tipos de motores elétricos?

Motores elétricos são equipamentos que possuem a característica de transformar energia elétrica em energia mecânica. Em função dos tipos de motores elétricos que existem, podemos dividí-los basicamente em três grupos que são: motores de corrente contínua, motores de corrente alternada e os motores universais.

Quem trabalha na indústria sabe que o motor elétrico é um equipamento vital para o funcionamento de sistemas rotativos. Podemos dizer que ele é o coração de uma máquina.

Seja na linha de montagem ou equipamentos auxiliares, ele está presente em diversos setores de uma empresa.

Por exemplo:

• Furadeiras,
• Tornos mecânicos,
• Compressores,
• Esteiras transportadoras,
• Agitadores e Misturadores,
• Talhas elétricas,
• Entre outros.

Além disso, podemos encontrá-lo também em nosso dia a dia. Elevador, geladeira, máquina de lavar, são alguns exemplos de onde o motor elétrico está presente.

Dada a importância deste equipamento em sistemas de transmissão mecânica, vamos apresentar os principais tipos de motores elétricos e alguns dos seus componentes.

Vamos lá?

O que é um motor elétrico?

É um equipamento que transforma energia elétrica em energia mecânica. Sua função é movimentar máquinas e transmitir rotação para outros componentes. Por exemplo, eixos, polias e engrenagens.

Dessa forma, é o principal componente de muitos equipamentos industriais.

Tipos de motores elétricos

Existem diversos tipos de motores elétricos no mercado, mas podemos classificá-los em três grupos principais: motor de corrente alternada (CA), motor de corrente contínua (CC) e motores universais (CA e CC).

Em cada uma destas categorias derivam outros em função de suas características.

1. Motor elétrico de corrente alternada (CA)

No motor de corrente alternada um campo magnético é produzido por bobinas percorridas por correntes elétricas alternadas. Ou seja, há um rotor constituído por um ímã ou bobina que é alimentado pela corrente elétrica.

Dessa forma, funciona a partir da variação cíclica da corrente elétrica em relação à intensidade e direção.

Só para esclarecer, a corrente elétrica alternada (CA) ocorre por meio da condução de elétrons que oscilam em volta de um ponto fixo, a uma frequência de 60 Hz.

Podemos dizer que os elétrons fazem um movimento de “vai e vem” por 60 vezes durante um segundo.

Os principais tipos de motores de corrente alternada são:

Motor elétrico de corrente alternada Monofásico.

Os motores elétricos monofásicos são os de uso mais comuns em aplicações comerciais. Eles utilizam dois condutores de entrada de energia elétrica, que podem receber tensões de 127 a 220 volts.

No entanto, esse modelo de propulsor tem algumas particularidades.

“Se um corpo, objeto, ou um rotor de motor, estiver parado, ele vai continuar parado até que uma força externa, maior que a força de resistência que o mantém parado, atue sobre ele e altere esse estado de inércia.

Se um corpo, objeto, ou um rotor de motor, estiver em movimento, ele só vai parar quando uma força contrária, maior do que a força que o mantém em movimento, frear esse deslocamento.” Isso tudo segundo as leis de um cara chamado Isaac Newton.

O que acontece nos motores monofásicos, é que a força que mantém o rotor em estado de inércia (parado), é equivalente a força gerada pelo campo magnético nas bobinas do estator, que recebe a alimentação da rede de energia externa.

Resumindo, imagine um cabo de guerra onde em ambos os lados são aplicados a mesma força, o que acontece? Ninguém ganha. Em termos eletromagnéticos, não se cria diferença de potencial (defasagem), no caso entre o rotor e o estator.

Assim, para que essa condição inicial seja vencida, de modo geral utiliza-se nos motores monofásicos um componente chamado de capacitor. Mas existem outras formas de iniciar o movimento.

De uma maneira didática, para fácil entendimento, o capacitor é uma força extra. Ele dará o “empurrão” necessário para o rotor embalar e começar a girar.

Esse modelo de propulsor tem apenas um conjunto de bobinas.

Motor elétrico de corrente alternada Trifásico.

De modo geral os motores trifásicos têm aplicações industriais. Contém 4 condutores de entrada de energia, que recebe tensões entre 220/380 e 380/660 volts.

Esse propulsor contém 3 conjuntos de bobinas. A força eletromagnética resultante é muito maior que o modelo citado acima, portanto seu estator consegue vencer o estado de inércia do rotor sem um auxílio extra.

Motor elétrico de corrente alternada Síncrono.

Esses motores são utilizados para transformar energia elétrica em mecânica, e ao contrário também, energia mecânica em elétrica, por isso são motores de uso bastante comum em hidrelétricas e parques eólicos.

O motor elétrico síncrono é aquele que tem a velocidade do campo girante do estator idêntica a velocidade de giro do rotor.

Nesse caso, a energia elétrica está atuando nas duas partes do propulsor, em corrente alternada nas bobinas estáticas e em corrente continua no rotor, com o auxílio do enrolamento amortecedor (conhecido como gaiola de esquilo) que ajuda no movimento inicial do motor.

Todo esse processo, em um dado momento, casa as frequências eletromagnéticas de ambos os componentes. Assim, cria a sincronia de movimento entre os dois campos girantes.

Motor elétrico de corrente alternada Assíncrono.

Aqui, somente as bobinas do estator estão energizadas. O movimento do rotor é dado a partir da indução eletromagnética.

Nessa ocasião, há uma diferença de velocidade entre o campo girante do estator e o rotor. Os físicos chamam de escorregamento. O rotor gira em uma velocidade mais baixa que o campo girante do estator.

2. Motor elétrico de corrente contínua (CC).

A construção desses motores foi pensada para receber energia de uma fonte polarizada, ou seja, de um sistema onde a energia fornecida percorre um caminho entre entrada e saída.

Essa corrente elétrica externa alimenta o rotor do motor pelo polo de entrada que conduz a eletricidade da fonte a um componente que chamamos de comutador, que por sua vez está conectado a uma armadura.

A armadura é o componente do rotor que percorre a área do campo magnético gerado pelo estator e se conecta a outro comutador que está ligado ao polo de saída.

Como sabemos, um condutor elétrico energizado gera um campo magnético. Esse campo vai interagir com o fluxo magnético criado pelo estator, criando o torque e movimentando o rotor a partir dessa interação entre as energias de atração e repulsão dos polos magnéticos.

• Série: ligação de rotor e estator em série.
• Paralelo: rotor e estator ligados em paralelo.
• Composto: misto, contendo ambas as características dos motores citados acima.
• Excitação independente: alimentação do rotor e do estator por duas fontes externas distintas.

3. Motor elétrico Universal (CA e CC).

Esse modelo de propulsor trabalha com as duas formas de corrente elétrica, alternada e continua.

O motor mais comum no mercado é o motor CC série. Ele tem ligação em série entre o estator e o rotor. Dessa forma, permite alterar o polo de entrada de energia sem mudar o sentido de rotação.

Como funciona um motor elétrico?

Um motor elétrico é um equipamento que converte energia elétrica em energia mecânica, produzindo movimento rotativo. Ele funciona com base nos princípios de eletromagnetismo, onde a interação entre campos magnéticos cria forças que fazem o motor girar.

No estator do motor, quando a corrente elétrica passa pelos enrolamentos de fios condutores, um campo magnético é gerado ao redor desses fios. Este campo magnético é estabelecido de acordo com a direção da corrente elétrica de acordo com a regra da mão direita (ou regra da mão esquerda, dependendo do tipo de motor).

O rotor do motor, por sua vez, possui seu próprio campo magnético. Dependendo da polaridade do campo magnético do estator, o campo magnético do rotor será atraído ou repelido. De acordo com o princípio de que os campos magnéticos de mesma polaridade se repelem e os de polaridades opostas se atraem, ocorre uma força que faz o rotor girar em direção ao campo magnético rotativo do estator.

Qual a diferença de motores síncronos e assíncronos?

A diferença fundamental entre motores síncronos e assíncronos está na relação entre a velocidade de rotação do rotor e o campo magnético girante do estator. Nos motores síncronos, essa velocidade é mantida constante e idêntica ao campo magnético do estator, enquanto nos assíncronos, existe uma diferença de velocidade (escorregamento) que é essencial para a operação do motor ou gerador. Essa diferença de funcionamento determina as características e aplicações específicas de cada tipo de motor elétrico.

Motores síncronos são usados em lugares onde a velocidade precisa ser sempre exata (preciso como um relógio), como em grandes usinas de energia que fornecem eletricidade constante para as casas e indústrias.

Já os motores assíncronos são usados em aplicações como em ventiladores, geladeiras e máquinas industriais, onde não é tão importante manter uma velocidade precisa o tempo todo. Esses motores são simples e confiáveis para muitos usos diferentes.

Aplicações dos motores elétricos.

É possível combinar os diferentes tipos de características, citados aqui nesse post, em um projeto para se ter diferentes finalidades no movimento mecânico:

• mais torque e menos rotação,
• mais rotação e menos torque,
• controle de velocidade, e
• por aí vai.

É importante ficar atento a quantidade de polos que o motor tem, pois isso influencia na quantidade de RPM. Logo, quanto maior o número de polos, menor será as rotações por minuto, e ao contrario também é valido.

Por exemplo:

2 polos = 3.600 rpm

4 polos = 1.800 rpm

6 polos = 1.200 rpm

Motores de corrente alternada monofásico

A característica principal desse motor é o baixo torque e alto RPM. Seu uso se dá principalmente para fins residenciais, como:

• Ventiladores, liquidificadores, furadeiras, frigoríficos, etc.

Motores com sistema Split phase

Como nos motores monofásicos é essencial o uso de capacitores de partida, nesse modelo o sistema de fase dividida elimina a necessidade desse componente, ajudando o motor a iniciar seu movimento.

Basicamente se trata de um enrolamento auxiliar que melhora o ângulo de defasagem da corrente resultando em um campo giratório elíptico.

• Bombas comerciais e residenciais, bombas centrifugas, bombas hidráulicas, etc.

Motores com sistema de polo sombreado

Esse motor também nasce com a característica de ligação automática, vencendo o estado de inércia sem o auxílio de componentes externos.

Nada mais é do que uma bobina de curto-circuito, feita de cobre, que fica entorno do polo do motor e tem a função de gerar um desvio no campo magnético que resulta no torque de partida.

Pela simplicidade de funcionamento são geralmente usados em aplicações cotidianas como:

• Secadores de cabelo, ar-condicionado, etc.

Motores de corrente alternada trifásicos

A característica principal desse motor é um torque mais alto com RPM mais baixo. Sua aplicação é principalmente para fins industriais, como:

• Bombas, elevadores, compressores, etc.

Motores CA Assíncronos

Para aplicações que exigem grande esforço inicial e a necessidade de regulação de velocidade, como:

• Esteira de transporte de objetos pesados, guindastes, guinchos, etc.

Motores CA Síncronos

Esse propulsor trabalha em uma velocidade constante e não possui tanto torque, ideal para:

• Esteiras que não necessitam de força de tração, escadas rolantes, etc.

Motores síncronos de polo saliente

Indicado para rotações muito lentas, com um número elevado de polos.

Geralmente usados em geradores de energia.

Motores CC

Esse modelo de motor é mais completo e consegue entregar diversas características de forma simultânea como bom torque tanto na saída quanto em movimento, aceleração, desaceleração, inversão de sentido.

De acordo com suas variações, pode ser aplicado em:

• Trens elétricos, elevadores, prensas, bombas a pistão, etc.

Motor de passo

Esse modelo consiste em vários imãs que tem como finalidade girar um rotor por etapas, passo a passo.

Um por exemplo seria em esteiras dos caixas de supermercado. É dado um comando, o motor movimenta e para, e assim sucessivamente conforme demanda.

Motores compound

É comum motores que trabalham com carga diminuírem sua velocidade quando adicionado peso a ele, ou disparar quando o peso for eliminado. O sistema compound evita que isso ocorra.

Muito utilizado em industrias ferroviárias.

Principais componentes de um motor elétrico:

O motor elétrico é dividido basicamente em três partes: a carcaça, o estator e o rotor.

Carcaça

A carcaça é parte responsável por proteger as peças internas das ações do ambiente externo. Ela também faz a função de dissipar o calor que é gerado pelo trabalho do motor, direcionando por estrias na sua superfície o vento que é captado pela ventoinha.

Estator

O estator, como o próprio nome sugere, é a parte estática do motor. Ele tem a função de fornecer o fluxo magnético que vai interagir com as partes girantes do propulsor.

Esse fluxo magnético é proveniente de imãs, ou induzido por bobinas de cobre acopladas ao estator, com malhas ferromagnéticas.

Ele é fixo na carcaça.

Rotor

Rotor é a parte que gira do motor. Sofre influência de todo processo eletromagnético e transforma em movimento mecânico.

Possui formas diferentes, de acordo com o tipo de propulsor no qual está instalado.

Basicamente existem em dois modelos que tem por finalidades gerar mais ou menos velocidade e torque.

Conhecemos como rotor de polo saliente e rotor de polo liso ou bobinados. Geralmente o primeiro deles se aplica a motores onde é necessária uma velocidade mais baixa de rotação, onde o número de polos é mais alta e a influência da força centrifuga é diminuída.

O rotor de polo liso ou bobinado cabe a aplicações onde o número de polos é menor, resultando em uma velocidade mais alta de rotação.

Essa peça comumente tem um nível muito baixo de resistência o que se faz necessário o uso de gaiolas como nos motores de indução, apenas com efeito de diminuir os regimes desequilibrados ou transitórios.

Núcleo do Induzido

Essa é a parte do rotor onde sofre a maior influência do campo magnético gerado dentro do motor. Sua composição é feita com materiais que não sofrem tanto com o efeito de histerese e são altamente resistivos.

Enrolamento do induzido

Da mesma forma que no estator temos os enrolamentos de materiais condutores com intuito de geração magnética, temos isso acontecendo no induzido também. Ele será responsável pela interação entre a parte girante e estática.

As cavas por polo e fase podem variar de quantidade de acordo com a finalidade que se deseja obter com o movimento do motor.

Rolamento do motor elétrico

Os rolamentos são parte primordial de um rotor. Essa peça garante uma rotação suave e silenciosa.

Os motores elétricos devem funcionar da maneira mais fluida possível, sem qualquer indicio de fricção, raspagem ou desnível na parte girante.

Além de garantir um perfeito funcionamento dentro dos parâmetros citados a cima, os rolamentos do motor também são a parte que sustenta o rotor à estrutura estática pelo mancal.

Existem diversos tipos de rolamentos, e conhecer o ambiente onde seu motor está inserido e qual tipo de trabalho ele desempenha e essencial para a escolha do rolamento certo.

Suas variações vão desde composição dos matérias que usam em sua fabricação, ate espessura das bolas e seu posicionamento dentro do rolamento.

Anéis e escovas

Esses componentes fazem parte do sistema que liga as armaduras do rotor com a energia elétrica.

Principais elementos de máquina que acoplam no eixo dos motores elétricos.

Dificilmente você verá um motor elétrico sem algum elemento de máquina acoplado nele. Sobretudo em transmissões mecânicas.

O motor é a fonte que gera o torque e a rotação para um eixo. Entretanto, para transmitir o movimento ao sistema da máquina é necessário um elemento de conexão.

Dentre os principais elementos de máquina para transmissão mecânica do movimento do eixo do motor para o sistema, temos:

• Acoplamento
• Engrenagem
• Rodas dentadas
• Buchas
• Polia
• Mancais
• Redutores

Conclusão

Em suma, você viu nesse artigo como funciona um motor elétrico, os principais tipos e como são versáteis e fundamentais para o funcionamento de um equipamento.

Por essa razão, existem diversos modelos para diferentes aplicações. Da mesma forma, componentes que acoplam ao eixo do motor para a transmissão do movimento.

A escolha vai depender do uso, das características do seu equipamento e condições trabalho. Mas isso é tema para um próximo artigo.

O importante nesse momento é que agora você conhece os principais tipos de motores elétricos.

Para conhecer mais sobre os elementos de transmissão mecânica que podem ser acoplados ao motor, consulte nossa página de transmissão de potência.

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