Os motores elétricos de corrente contínua funcionam graças às propriedades dos ímãs permanentes e ao campo magnético gerado quando uma corrente elétrica circula por um condutor.
A operação de motores elétricos é baseada em um campo magnético alternado. Em um motor de corrente contínua, portanto, a direção do campo magnético muda constantemente mecanicamente no motor com a ajuda do comutador (coletor), ou eletronicamente no caso do denominado motor elétrico brushless.
A principal característica dos ímãs é que eles possuem um pólo sul (negativo) e um pólo norte (positivo). Em dois ímãs diferentes, os pólos de signos diferentes se atraem e os pólos do mesmo signo se repelem.
Se colocarmos dois ímãs alinhados e um terceiro ímã no meio na direção perpendicular, a tendência natural será que a força atrativa entre os pólos de sinais opostos gire o terceiro ímã, alinhando-se com os outros dois. O fluxo magnético entre os ímãs produz uma força que gira o terceiro ímã.
O que teríamos que fazer para mantê-lo girando?
Este tipo de motor, assim como os motores de corrente alternada (motores de indução, motores síncronos, etc.), funcionam por indução eletromagnética.
Se a polaridade do ímã central pudesse ser alterada, ele continuaria a girar procurando a posição de equilíbrio novamente. Mas isso não pode ser feito. O que pode ser feito é substituir o ímã central por um eletroímã. Um eletroímã pode alterar a direção da corrente elétrica que circula nele e, em seguida, alterar a polaridade.
Para que serve um eletroímã em um motor de corrente contínua?
Em um motor de corrente contínua (ou corrente contínua), você precisa de um estator e um rotor dentro dele.
O estator é a parte fixa onde são colocados os ímãs fixos, gerando um campo magnético que passa pelo rotor, que é a parte giratória. No rotor, uma corrente contínua é circulada para frente e para trás, deixando o centro do rotor no meio.
Quando uma corrente elétrica circula por um condutor no meio de um campo magnético, uma força eletromotriz é gerada no condutor que o faz se mover e, portanto, girar. Uma vez alcançada a posição de equilíbrio, a direção da corrente que flui pelo condutor é comutada e o rotor gira novamente buscando a posição de equilíbrio.
Na realidade, os motores elétricos DC não possuem um único eletroímã, mas funcionam com várias bobinas que interagem com o campo magnético. Essas bobinas são ativadas alternadamente para obter melhor torque ao longo da rotação.
Quais são as maneiras de operar um motor DC?
O modo como o enrolamento de excitação é conectado em relação ao enrolamento da armadura determina em grande parte o comportamento do motor CC. As realizações mais comuns são:
Motor de ímã permanente
Para motores com baixas potências (<1 kW), ímãs permanentes são freqüentemente usados para excitação. A vantagem desses motores é que eles são menores, mais leves, mais eficientes e mais confiáveis do que os motores de excitação em espiral. Uma desvantagem é que a excitação não pode ser controlada.
Estranho motor elétrico
Em motores com excitação estranha ou separada, a bobina de excitação, que fornece o campo de excitação, é fornecida por uma fonte de tensão separada, de modo que pode ser regulada independentemente da tensão da armadura.
Motor serial
No motor em série, a bobina de excitação está em série com o enrolamento da armadura. Este enrolamento em série é composto de algumas voltas de fio de cobre espesso.
Motor shunt
No motor shunt, a bobina de excitação é paralela ao enrolamento da armadura. Este enrolamento de derivação consiste em muitas voltas de fio de cobre fino. A corrente consumida é dividida em duas no motor; a maior parte flui através do enrolamento da armadura e apenas uma parte relativamente pequena (5% no máximo) através da bobina de energização.
Motor composto
O motor composto é uma combinação dos dois motores mencionados acima; Possui uma derivação e um enrolamento de excitação em série. As propriedades deste motor estão entre as dos motores em série e em derivação.