Um motor de corrente contínua ou, simplesmente, motor contínuo ou motor de corrente contínua, é uma máquina elétrica rotativa que transforma energia elétrica na forma de corrente contínua em energia mecânica através de interações eletromagnéticas.
Praticamente todos os motores elétricos são reversíveis, ou seja, podem transformar energia mecânica em energia elétrica funcionando como dínamos. Os motores de corrente contínua baseiam seu funcionamento na lei de Lorentz, também chamada de lei de Laplace quando aplicada a um condutor, como é o caso dos motores.
Tipos de motores de corrente contínua
Os motores de corrente contínua são classificados de acordo com a forma como são conectados, em:
- Motor seriado. A constituição elétrica do motor em série tem todos os elementos do circuito em série, enrolamentos de armadura e indutores. O motor série caracteriza-se por possuir um alto torque na partida e sua velocidade altamente variável em função da carga, tornando-o um motor instável.
- Motor composto. Um motor composto (ou motor de excitação composto) é um motor elétrico de corrente contínua cuja excitação é causada por dois enrolamentos indutores independentes; um disposto em série com o enrolamento da armadura e outro conectado em derivação com o circuito formado pelos enrolamentos: armadura, indutor série e indutor auxiliar.
- Motor de derivação. Neste tipo de motor elétrico, o enrolamento de campo principal é conectado em shunt ou em paralelo com o circuito formado pela armadura e enrolamentos de campo auxiliares.
Motor elétrico sem escova. Este tipo de motor CC não requer contatos elétricos deslizantes (escovas) no eixo do rotor para funcionar. A comutação da corrente que circula nos enrolamentos do estator e, portanto, a variação da orientação do campo magnético gerado por eles, ocorre eletronicamente.
Além do acima, existem outros tipos que são usados em eletrônica:
- Motor de passo
- Servo-motor
- motor sem núcleo
Para que servem os motores elétricos de corrente contínua?
Os motores elétricos DC são especialmente adequados para determinadas aplicações. A cada dia eles são mais empregados no campo industrial.
Esses tipos de motores oferecem uma ampla faixa de velocidade, são muito fáceis de controlar e possuem grande flexibilidade nas curvas de torque-velocidade. Eles também apresentam alto desempenho em uma ampla faixa de velocidade. Os motores de corrente contínua têm uma alta capacidade de sobrecarga. Essa capacidade os torna mais adequados que os motores CA para muitas aplicações.
Esses motores são ideais para puxar máquinas que exigem uma ampla faixa de velocidades com precisão. Essa característica fez com que, ultimamente, esses motores tivessem mais presença em diversos processos industriais.
Os motores de corrente contínua são usados em toca-discos, CD players e unidades de armazenamento magnético. Esses tipos de mecanismos usam motores sem escova de ímã fixo. Esses motores fornecem controle de velocidade eficaz e alto torque de partida.
No campo dos brinquedos, os motores elétricos de corrente contínua também são frequentemente selecionados.
Outra vantagem significativa é a facilidade de reverter a rotação de motores de grande porte com altas cargas, ao mesmo tempo em que são capazes de atuar de forma reversível, devolvendo energia à linha durante os tempos de frenagem e redução de velocidade.
No aspecto físico geralmente são muito pequenos com pouca contaminação no ambiente.
História dos motores elétricos de corrente contínua
No início do século 19, a célula galvânica foi descoberta. Com esta invenção iniciou-se todo um processo de pesquisa em eletricidade que acabaria por dar origem a invenções como a bateria elétrica ou o motor de corrente contínua.
Para criar qualquer tipo de motor de corrente contínua, alguns componentes elétricos foram necessários. Esses elementos elétricos foram desenvolvidos por William Sturgeon. Sturgeon criou o primeiro eletroímã que podia se mover mais do que pesava. Esta invenção acabou sendo uma das partes indispensáveis do estator do motor. Mais tarde veio o comutador. O comutador foi muito importante no primeiro motor elétrico, pois era o elemento que girava periodicamente invertendo o sentido da corrente, possibilitando a continuidade do movimento no motor.
Graças à invenção desses dois dispositivos, Sturgeon conseguiu inventar o primeiro motor de corrente contínua arcaico. Sturgeon usou um par de escovas condutoras e flexíveis e aproveitando suas invenções anteriores em 1832 ele montou a primeira máquina capaz de converter energia elétrica em energia mecânica.
Em 1837, Thomas Devenport recebeu sua patente para o motor de corrente contínua (Patente US No. 132). A diferença deste motor elétrico é que ele não usava mais um comutador para manter a continuidade do ciclo. Nessa nova invenção, ele aproveitou as escovas e dividiu o coletor, conseguindo inverter a polaridade do circuito. Com essas mudanças o motor ficou muito mais eficiente.
Em 1860, Antonio Pacinotti fez um dínamo com um coletor multipartes. Este dínamo permitiu o desenvolvimento de geradores mais confiáveis e potentes. Pacinotti insistiu na reversibilidade de seu dínamo para funcionar como motor. Apesar das melhorias, os motores ainda eram bastante básicos e não adequados para uso industrial.
Em 1872, Friedrich von Hefner-Alteneck criou o primeiro rotor de tambor moderno. Com este rotor ele deixou para trás os rotores arcaicos em forma de T que superaqueceram e tiveram baixo desempenho. Em 1873, Zénobe Gramme, um inventor belga, descobriu que aplicar corrente ao seu gerador com múltiplos eletroímãs criava um motor. O fato de usar muitos eletroímãs fez de Gramme o criador do primeiro motor eficiente o suficiente para ser usado industrialmente. A partir deste momento as inovações no motor DC foram pequenos ajustes para melhorar um pouco o desempenho.
O motor de corrente contínua foi um motor amplamente utilizado industrialmente, mas com o surgimento dos motores de corrente alternada (síncronos e, mais recentemente, assíncronos) deixaram de ser utilizados. Mesmo assim, ainda são máquinas úteis em muitas aplicações, em aplicações de precisão, pois você pode ter um controle de velocidade muito preciso (diferente de motores assíncronos, por exemplo, que não giram em solidariedade com o campo do indutor), sendo muito úteis. máquinas-ferramentas programáveis ou braços robóticos.
Eles também são os mais usados para sistemas que exigem muita energia e não correm o risco de sair do controle, como bondes, trens ou metrôs. Mas o campo onde eles são mais usados é a eletrônica de baixa tensão e a eletricidade, onde são os únicos motores que podem ser usados em máquinas que precisam deles e funcionam em corrente contínua, como robôs, computadores, discos rígidos, embora variantes como também são usados motores de passo ou servo motor.