Motor em série (corrente contínua)

Motor em série (corrente contínua)

O motor série é um tipo de motor elétrico de corrente contínua (CC) amplamente utilizado em diversas aplicações devido à sua capacidade de gerar alto torque de partida e sua versatilidade em ambientes onde a demanda de potência varia consideravelmente.

Este motor se caracteriza por ter os enrolamentos da armadura e do indutor conectados em série, o que implica que a corrente que circula por ambos é a mesma.

A seguir, serão ampliadas suas características, princípios de funcionamento, vantagens e desvantagens, bem como suas aplicações mais comuns, para proporcionar um entendimento completo deste tipo de motor.

Princípio de funcionamento do motor em série

No motor em série, tanto o enrolamento da armadura quanto o indutor estão conectados em série, o que significa que a corrente que flui através do indutor é a mesma que flui através da armadura. Quando a corrente é fornecida ao motor, ela passa por ambos os componentes, criando um campo magnético no indutor que interage com o campo gerado na armadura. A interação entre esses campos magnéticos é o que produz o movimento rotativo.

O torque do motor gerado pelo motor em série é proporcional ao produto do fluxo magnético e da corrente que flui através da armadura. Como o fluxo magnético também depende da corrente que o atravessa, a relação entre o torque e a corrente do motor é quadrática, o que explica porque este tipo de motor é capaz de produzir um alto torque de partida, mesmo quando a corrente é baixa.

Um dos aspectos mais importantes do motor original é que sua velocidade varia dependendo da carga aplicada. À medida que a carga diminui, a velocidade tende a aumentar consideravelmente, o que pode causar problemas de sobrevelocidade quando o motor está sem carga. Este comportamento particular torna o motor padrão adequado para certas aplicações específicas, mas pouco adequado para outras, como veremos mais adiante.

Características padrão do motor

O motor de excitação série possui uma série de características que o diferenciam de outros tipos de motores de corrente contínua, como o motor de excitação shunt e o motor de excitação composto. Esses recursos tornam o motor padrão particularmente útil em aplicações que exigem partida potente e capacidade de adaptação a variações de carga.

Alto torque de partida

O motor original é conhecido por sua capacidade de gerar torque muito alto na partida. Isso porque quando o motor está parado a corrente que passa pelo indutor é máxima, o que gera um forte campo magnético e, consequentemente, um torque elevado. Esta característica torna o motor série ideal para aplicações onde é necessário partir com carga pesada, como em locomotivas, bondes, guindastes e elevadores.

Velocidade variável

A velocidade de um motor em série varia consideravelmente dependendo da carga que suporta. Quando o motor funciona sem carga, sua velocidade pode aumentar perigosamente, pois a corrente no enrolamento do indutor diminui, reduzindo o campo magnético e aumentando a velocidade. Este fenômeno de sobrevelocidade pode ser prejudicial ao motor e ao sistema como um todo, limitando seu uso em aplicações onde o motor poderia operar em marcha lenta.

Risco de excesso de velocidade

Devido à relação entre fluxo magnético e corrente, quando o motor em série opera sem carga, a velocidade pode aumentar exponencialmente. Isso pode representar um perigo tanto para o motor quanto para os equipamentos a ele conectados, pois a falta de carga significa baixa corrente no indutor e, portanto, mau controle de velocidade. É por esta razão que os motores originais não são adequados para aplicações onde o motor pode operar frequentemente sem carga.

Potência quase constante

Apesar da variabilidade na velocidade do motor original, a potência fornecida por este motor tende a permanecer quase constante em diferentes velocidades. Isto porque qualquer aumento na rotação do motor também provoca uma redução no torque do motor, o que compensa em termos de potência líquida. No entanto, este recurso é útil apenas em aplicações onde a potência constante precisa ser mantida sob diferentes condições de carga.

Estabilidade contra variações de tensão

Uma das vantagens do motor padrão é sua capacidade de lidar com variações na tensão de alimentação. Como a corrente que flui através do indutor e da armadura é a mesma, um aumento na tensão gera um aumento na corrente, que por sua vez aumenta tanto o fluxo magnético quanto a força eletromotriz induzida. Este fenômeno ajuda a estabilizar a intensidade absorvida e a manter o funcionamento do motor em condições relativamente estáveis ​​diante de flutuações na tensão de alimentação.

Vantagens do mecanismo de estoque

As vantagens do motor de excitação em série são notáveis, especialmente em aplicações industriais e de transporte. Os principais estão destacados abaixo:

  1. Alto torque de partida: Conforme mencionado, uma das principais vantagens deste motor é sua capacidade de gerar alto torque de partida, tornando-o a opção preferida para aplicações que requerem movimentação de grandes massas a partir do repouso.
  2. Robustez e simplicidade no design: Os motores série costumam ter uma construção simples e robusta, o que facilita sua manutenção e prolonga sua vida útil, principalmente em ambientes industriais onde as condições podem ser adversas.
  3. Adaptabilidade às variações de carga: Este motor adapta-se bem às variações de carga, tornando-o adequado para aplicações onde as condições de trabalho variam constantemente, como em sistemas de tração elétrica.
  4. Custo relativamente baixo: Comparado a outros tipos de motores CC, o motor em série é relativamente barato, tanto em termos de compra quanto de manutenção, tornando-o uma opção atraente em muitas aplicações industriais e de transporte.

Desvantagens do motor padrão

Apesar de suas vantagens, o motor original também apresenta algumas desvantagens que devem ser levadas em consideração na hora de selecioná-lo para uma aplicação específica:

  1. Instabilidade sem carga: A principal desvantagem deste motor é a instabilidade ao operar sem carga. A velocidade excessiva que pode ocorrer nessas condições pode ser perigosa tanto para o motor quanto para os sistemas ao seu redor.
  2. Dificuldade em controlar a velocidade: O controle preciso da velocidade em um motor padrão é difícil devido à sua natureza de velocidade variável. Em aplicações que exigem controle preciso de velocidade, este tipo de motor pode não ser a melhor escolha.
  3. Limitações em aplicações com carga variável: Embora o motor padrão seja capaz de lidar com variações de carga, seu comportamento pode ser imprevisível em aplicações com mudanças rápidas e frequentes de carga, o que pode resultar em problemas operacionais.

Usos e aplicações do motor em série

O motor em série é amplamente utilizado em aplicações onde são necessários alto torque de partida e capacidade de adaptação a mudanças na carga. Abaixo estão alguns exemplos de aplicações comuns:

Tração elétrica

Trem movido por motor em sérieOs motores em série são especialmente úteis em aplicações de tração elétrica, como bondes, trens e outros veículos ferroviários. Nestes casos, o elevado binário de arranque é crucial para movimentar os veículos a partir do repouso, e a capacidade de adaptação às variações de carga é essencial para lidar com as mudanças na inclinação do terreno e no número de passageiros.

Guindastes e elevadores

Em ambientes industriais, os motores em série são frequentemente utilizados em guindastes, elevadores e outros equipamentos de elevação. Essas aplicações exigem um motor que possa gerar alto torque de partida para levantar cargas pesadas, e a velocidade variável do motor padrão permite que o desempenho seja ajustado com base na carga.

Veículos elétricos antigos

Embora os motores de corrente alternada (CA) tenham ganhado popularidade nos veículos elétricos modernos, os primeiros veículos elétricos e alguns veículos de tração pesada ainda usam motores originais devido à sua capacidade de gerar alto torque em baixas velocidades.

Exemplos de aplicações inadequadas

Apesar de suas vantagens em determinadas aplicações, o motor padrão não é adequado para todas as situações. Por exemplo, não é recomendado para uso em ferramentas elétricas portáteis, como furadeiras ou serras, devido ao risco de excesso de velocidade quando o motor funciona sem carga. Se, por exemplo, uma furadeira com motor comum terminar a perfuração, a falta de resistência pode fazer com que a velocidade da broca aumente perigosamente, o que pode colocar em risco a segurança do operador.

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Data de Publicação: 28 de novembro de 2018
Última Revisão: 18 de setembro de 2024