Motor elétrico

Bose, Bimal K. (2006). Power Electronics and Motor Drives : Advances and Trends

Um motor elétrico é uma máquina elétrica que converte energia elétrica em energia mecânica. É o mais usado de todos os tipos de motores, pois combina as vantagens da energia elétrica (baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando) com sua construção simples, custo reduzido, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores rendimentos.

Hoje, em face da grande necessidade de se poupar a camada de ozônio da emissão de gases poluentes, os motores elétricos estão sendo largamente utilizados em veículos automotores com o intuito de economizar energia e poupar o meio ambiente. Gases poluentes, como o dióxido de carbono que é liberado dos escapamentos de veículos automotores e das chaminés das fábricas, têm um grande poder de destruição na camada de ozônio.

Pequenos motores podem ser encontrados em relógios elétricos. Motores de uso geral com dimensões altamente padronizados e características fornecer energia mecânica conveniente para o uso industrial. O maior dos motores elétricos são usados para a propulsão do navio, compressão de gasodutos e aplicações de armazenamento bombeado com classificações aproximando um megawatt. Os motores elétricos podem ser classificados por tipo de fonte de energia elétrica, construção interna, aplicação, tipo de saída de movimento, e assim por diante.

Tudo começa com o grego Tales de Mileto que, em 41 a.C. ao esfregar um pedaço de resina fóssil em um pano, a resina parecia atrair pequenos corpos, como fios de cabelo. William Gilbert, em 1600, descobriu que além da resina experimentada por Tales, muitos outros materiais poderiam atrair se fossem friccionados. A partir desse marco muitos inventos surgiram. Foi em 1663, o alemão Otto Von Guericke construiu a primeira máquina eletrostática, que transformava energia mecânica em energia elétrica. Porém somente após o final do século XVIII, com o dinamarquês Hans Christian Oersted e o francês André Marie Ampère que foi dado realmente o primeiro e grande passo ao surgimento do motor elétrico. E então, entre 1831 quando Faraday comprovou o eletromagnetismo e 1886 quando o cientista alemão Werner Von criou o primeiro motor elétrico.

O funcionamento dos motores elétricos está baseado nos princípios do eletromagnetismo, mediante os quais, condutores situados num campo magnético e atravessados por corrente elétrica, sofrem a ação de uma força mecânica, força essa chamada de torque.

Existem vários tipos de motores elétricos, dos quais os principais são os de corrente contínua e de corrente alternada. Os motores de corrente contínua são mais caros, pois é necessário um dispositivo que converte a corrente alternada em corrente contínua. Já os motores de corrente alternada são mais baratos e os mais utilizados, pois a energia elétrica é distribuída em forma de corrente alternada, reduzindo assim seu custo.

De acordo com sua modalidade construtiva os motores de corrente contínua são do tipo shunt, série e compound. Os shunt são empregados quando as características de partida (torque e aceleração) não são muito rígidas como, por exemplo, nas turbo-bombas, ventiladores, esteiras, etc. Estes motores caracterizam-se, também, por operarem com velocidades mais ou menos constantes. Os modelos série são empregados quando o conjugado de partida é muito grande, como nos guindastes, pontes rolantes e compressores. O compound emprega-se quando há necessidade de partida elevada e funcionamento constante, ou seja, é um motor com as características dos dois anteriores. São empregados para acionamento de bombas alternativas, comprimidores cilídrincos de lâminas (calandras), etc.

Os motores elétricos de corrente alternada usualmente utilizados para o acionamento de bombas hidráulicas pertencem a uma das seguintes categorias:

- Motor síncrono: o princípio de funcionamento do motor síncrono baseia-se na interação de dois campos magnéticos, ou seja, um campo girante produzido no estator por corrente alternada e um campo fixo no rotor produzido por corrente contínua (rotação do eixo igual a rotação síncrona). Estes motores tem uma velocidade de rotação, denominada develocidade de sincronismo, constante e rigorosamente definida pela frequência da corrente e pelo número de pólos.

- Motor assíncrono: nos motores de indução ou assíncronos, onde os mais comuns são os trifásicos, o princípio de funcionamento baseia-se na indução de um campo girante com velocidade síncrona, produzido por bobinas alimentadas por um sistema de compensadoras automáticas, sobre espiras curto-circuitadas que possam girar em torno de um eixo. Esta indução cria uma força eletromotriz nas espiras que, por sua vez, produzem campos girantes que atraem as espiras de modo que cada espira gera um campo reagente com a tendência de anular o efeito do campo girante, cuja somatória de reações elevam a força de atração.

Com a figura abaixo, você pode ver com complexidade, a formação de um motor elétrico:

Simplificando a figura acima obtemos:

Veja também como é possível montar um motor elétrico caseiro com baixo custo de produção:

A obra em questão é muito boa por explicar com complexidade o estudo de motor elétrico, e além disso sobre geradores também, de forma muito completa. Esse estudo é recomendado para pessoas que se interessam pelo assunto, sendo que estejam ao menos no Ensino Médio para que assim possa ter a absorção de todos os conceitos e teorias que formam este aparelho, o que não impede um aprofundamento para aqueles que estudam no Ensino Superior.

Bimal Kumar Bose, também conhecido como B.K. Bose, é um engenheiro eletricista, pesquisador de inteligência artificial, cientista, educador e, atualmente, professor de eletrônica de potência no Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação na Universidade do Tennessee, Knoxville.

Este trabalho crítico foi realizado pelos alunos Julia Manzo, Marcela Borges, Rafael Negreiros, Priscila Palau e Talia Cócca do Colégio Universitas – Ensino Médio em Santos, SP.