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 universais.
Esses dispositivos eletromecânicos são usados em uma variedade de aplicações, de eletrodomésticos a 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 altas.
O que é um motor universal?
Um motor universal é um tipo de motor elétrico projetado para operar tanto em corrente contínua (CC) quanto em corrente alternada (CA). Sua construção e princípio de funcionamento são semelhantes aos de um motor CC excitado em série, permitindo que ele se adapte a ambos os tipos de corrente sem a necessidade de modificações.
O motor universal consiste em um estator com enrolamentos de campo e um rotor com um comutador e escovas. Quando a corrente é aplicada, um campo magnético é gerado no estator que interage com o rotor, produzindo o movimento de rotação.
Seu design permite atingir altas velocidades, até mesmo maiores que outros tipos de motores elétricos de tamanho similar.
Partes de um motor universal
- Rotor : O rotor é a parte rotativa do motor e também é conhecido como armadura. Ele é composto por um eixo e um conjunto de bobinas ou enrolamentos de fios enrolados ao redor do 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 estacionária do motor e envolve o rotor. Ele contém ímãs permanentes ou enrolamentos de fios 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 um interruptor rotativo montado no rotor que inverte a direção da corrente elétrica nas bobinas do rotor conforme ele gira. Isso garante que o rotor esteja sempre voltado para a direção correta e continue a girar.
- Escovas : 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, o que gera o movimento rotativo.
- Carcaça : A carcaça é usada para segurar as peças que compõem o estator. Normalmente é utilizado 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, que fazem contato com o comutador. A partir daí, a corrente é distribuída para as bobinas do rotor, gerando um campo magnético ao redor delas.
Esse campo magnético interage com o campo magnético do estator, causando uma força no rotor, de acordo com a lei de Lorentz, que descreve como um condutor de corrente dentro de um campo magnético sofre uma força que o impulsiona a se mover.
Para manter a rotação, o comutador inverte constantemente a direção da corrente nas bobinas do rotor enquanto gira. Isso garante que a atração e a repulsão magnética entre o rotor e o estator permaneçam na mesma direção, permitindo movimento contínuo.
Graças a esse mecanismo, o motor universal pode operar com corrente alternada ou contínua sem exigir alterações em sua estrutura, alcançando altas velocidades de operação e desempenho versátil em diversas aplicações.
Diagrama do motor universal
O diagrama do motor universal é o seguinte:
Principais Características
Os motores universais possuem diversas características que os destacam em diversas aplicações:
Alta velocidade
Os motores universais são conhecidos por sua alta velocidade de rotação, o que os torna adequados para aplicações que exigem velocidades rápidas, como ferramentas elétricas e eletrodomésticos.
A velocidade é diretamente proporcional à corrente, se a direção da corrente for invertida, a direção da rotação será invertida.
Ao contrário dos motores assíncronos, o rotor do motor universal gira na mesma velocidade que o campo magnético do estator.
Alto torque
Esses motores também podem gerar um torque de partida muito alto, tornando-os ideais para dar partida em cargas pesadas, como as 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 sua eficiência pode diminuir em cargas pesadas.
Este tipo de motor não foi projetado para uso por longos períodos de tempo.
Compatibilidade com corrente alternada (CA) e corrente contínua (CC)
A capacidade de operar em ambos os tipos de corrente elétrica os torna versáteis e adequados para uma variedade de aplicações e ambientes.
Em corrente alternada, ele se comporta de maneira 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, ele tem apenas um caminho para a corrente passar, pois o circuito é ligado em série.
Tipos de motores universais
Embora todos os motores universais compartilhem características fundamentais, existem diferentes tipos, dependendo de seu design e aplicações específicas.
Alguns dos tipos mais comuns incluem:
Série de motores universais
Esses motores têm 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 compostos universais
Motores compostos combinam elementos de motores série e motores shunt. Eles têm um bom equilíbrio entre velocidade e torque e são usados em aplicações como ventiladores e máquinas de costura.
Motores de derivação universal
Esses motores têm o rotor e o estator conectados em paralelo (em derivação). Eles 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 inverter a direção da corrente. Isso melhora a eficiência e reduz o desgaste das peças mecânicas.
Exemplos de aplicação
A utilização desses motores de corrente alternada é muito 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. Ele também é usado em outras aplicações onde é necessária alta velocidade de rotação com baixas cargas ou pequenas forças resistentes.
Exemplos cotidianos
-
Eletrodomésticos: São utilizados em aspiradores de pó, liquidificadores, secadores de cabelo e ventiladores de teto devido à sua capacidade de fornecer velocidades variáveis e alto torque.
-
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.
-
Eletrodomésticos de cozinha: batedeiras e liquidificadores manuais usam motores universais para misturar e bater alimentos com facilidade.
-
Ventiladores de teto: Motores de derivação universais são ideais para esses dispositivos, pois conseguem manter uma velocidade constante.
-
Máquinas de costura: Máquinas de costura elétricas geralmente usam motores universais devido à sua capacidade de fornecer velocidade e controle precisos.
-
Ferramentas portáteis: Algumas ferramentas portáteis, como serras sabre e lixadeiras, também usam motores universais.