O motor universal é um tipo de motor elétrico que pode operar tanto com corrente contínua quanto com corrente alternada monofásica, por isso são chamados de universais.
Esses dispositivos eletromecânicos são usados em diversas aplicações, desde eletrodomésticos até ferramentas elétricas. Sua versatilidade e eficiência os tornam uma escolha popular em muitos setores.
Em geral são motores muito simples e econômicos que oferecem excelente torque de partida e podem atingir velocidades de rotação muito elevadas.
O que são motores universais?
Um motor universal é um tipo de motor elétrico que pode funcionar em corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA).
Ao contrário de outros motores, os motores universais são projetados para operar com qualquer tipo de corrente elétrica. Isto os torna adequados para uma ampla gama de aplicações, desde eletrodomésticos até ferramentas industriais.
Partes de um motor universal
- Rotor : O rotor é a parte rotativa do motor e também é conhecido como armadura. É composto por um eixo e um conjunto de bobinas ou enrolamentos de fio enrolados no eixo. O rotor é a parte móvel do motor que gira quando a energia elétrica é aplicada.
- Estator : O estator (ou indutor) é a parte fixa do motor e envolve o rotor. Ele contém ímãs permanentes ou enrolamentos de fio que geram um campo magnético quando a energia elétrica é aplicada. Este campo magnético interage com o campo magnético do rotor, fazendo com que o rotor gire.
- Comutador: O comutador é uma chave rotativa montada no rotor que inverte a direção da corrente elétrica nas bobinas do rotor à medida que ele gira. Isso garante que o rotor esteja sempre voltado para a direção correta e continue girando.
- Escovas : As escovas são pequenos pedaços de material condutor, geralmente carbono, que ficam em contato com o comutador. As escovas permitem que a corrente flua da fonte de alimentação para o rotor através do comutador, gerando o movimento rotativo.
- Carcaça : A carcaça é usada para segurar as peças que compõem o estator. Normalmente utiliza-se alumínio ou aço para sua fabricação.
Como funciona um motor universal?
Quando uma fonte de alimentação elétrica é aplicada, a corrente flui através das escovas para o comutador e depois para as bobinas do rotor. À medida que a corrente flui através das bobinas do rotor, um campo magnético é criado ao seu redor devido à interação com o campo magnético constante gerado pelo estator.
Devido à lei de Ampère , que afirma que um condutor que transporta corrente elétrica sofre uma força quando imerso em um campo magnético, as bobinas do rotor sofrem uma força que as faz girar.
O comutador inverte constantemente a direção da corrente nas bobinas do rotor à medida que elas giram, garantindo que o rotor continue a girar na mesma direção. Isso resulta na rotação contínua do rotor e, portanto, na operação do motor.
O diagrama universal do motor é o seguinte:
Características principais
Os motores universais possuem diversas características que os diferenciam em diversas aplicações:
Alta velocidade
Os motores universais são conhecidos por sua alta velocidade de rotação, tornando-os adequados para aplicações que exigem velocidades rápidas, como ferramentas elétricas e eletrodomésticos.
A velocidade é diretamente proporcional à corrente, se o sentido da corrente for invertido, o sentido de rotação é invertido.
Ao contrário dos motores assíncronos, o rotor do motor universal gira na mesma velocidade que o campo magnético do estator.
Torque elevado
Esses motores também podem gerar torque de partida muito alto, tornando-os ideais para partida de cargas pesadas, como aquelas encontradas em aspiradores de pó ou furadeiras.
Eficiência variável
A eficiência de um motor universal pode variar dependendo da carga e da velocidade. Em cargas leves, eles podem ser bastante eficientes, mas a sua eficiência pode diminuir em cargas pesadas.
Este tipo de motor não foi desenvolvido para uso por longos períodos de tempo.
Compatibilidade com corrente alternada (CA) e corrente contínua (CC)
A capacidade de operar com ambos os tipos de corrente elétrica os torna versáteis e adequados para uma variedade de aplicações e ambientes.
Em corrente alternada comporta-se de forma semelhante a um motor série de corrente contínua e a potência é menor do que quando o faz em corrente contínua.
Simplicidade
O circuito elétrico é muito simples, possui apenas um caminho para o fluxo de corrente, pois o circuito é conectado em série.
Tipos de motores universais
Embora todos os motores universais compartilhem características fundamentais, existem diferentes tipos dependendo do seu design e aplicações específicas.
Alguns dos tipos mais comuns incluem:
Série de motores universais
Esses motores possuem um projeto em série no qual o rotor e o estator são conectados em série. Eles são adequados para aplicações que exigem alto torque e velocidades variáveis, como ferramentas elétricas.
Motores Universais Compostos
Os motores compostos combinam elementos de motores em série e motores em derivação. Possuem bom equilíbrio entre velocidade e torque e são utilizados em aplicações como ventiladores e máquinas de costura.
Motores de derivação universais
Esses motores possuem o rotor e o estator conectados em paralelo (shunt). São ideais para aplicações que exigem velocidades constantes, como ventiladores de teto e liquidificadores.
Motores Comutadores Eletrônicos Universais
Alguns motores universais modernos usam interruptores eletrônicos em vez de mecânicos para reverter a direção da corrente. Isso melhora a eficiência e reduz o desgaste das peças mecânicas.
Exemplos de aplicações de motores universais
A utilização desses motores de corrente alternada é bastante difundida devido ao maior torque de partida em relação aos motores de indução e à sua alta velocidade de rotação, o que permite reduzir seu tamanho e preço.
O motor universal é, sem dúvida, o motor elétrico mais utilizado na indústria de eletrodomésticos e ferramentas portáteis. Também é usado em outras aplicações onde é necessária alta velocidade de rotação com cargas fracas ou pequenas forças de resistência.
exemplos do dia a dia
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Eletrodomésticos: Utilizados em aspiradores de pó, liquidificadores, secadores de cabelo e ventiladores de teto devido à sua capacidade de oferecer velocidades variáveis e alto torque.
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Ferramentas elétricas: Furadeiras, serras circulares e rebarbadoras são exemplos de ferramentas que geralmente incorporam motores universais devido à sua capacidade de lidar com cargas variáveis.
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Utensílios de cozinha: Batedeiras e liquidificadores manuais usam motores universais para misturar e moer alimentos com facilidade.
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Ventiladores de teto: Os motores de bypass universais são ideais para esses dispositivos, pois podem manter uma velocidade constante.
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Máquinas de costura: As máquinas de costura elétricas costumam usar motores universais devido à sua capacidade de fornecer velocidade e controle precisos.
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Ferramentas portáteis: Algumas ferramentas portáteis, como serras sabre e lixadeiras, também usam motores universais.