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Motores de corrente contínua. Diversas perguntas.

Motores de corrente contínua: É o seguinte, eu gostaria de saber o que importa em um motor de corrente contínua (cc), a tensão ou a corrente? Digamos que eu pegue um motor (os que tem em brinquedos) e ligue com duas pilhas em série (3V, 400mA ) E faça a mesma coisa, mas com as pilhas em paralelo (1,5V 800mA) Qual modo que fará que o motor tenha maior velocidade?

Qual terá maior torque?

Pergunta originalmente feita em http://br.answers.yahoo.com/question/index;_ylt=AoC2BNo3ltC1UpoPKoFDIwPJ6gt.;_ylv=3?qid=20090804185749AAXtfbK&show=7#profile-info-YI7fGrvxaa  

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

Vou responder à tua pergunta admitindo que o motor em questão opere com ímã permanente e, portanto, a intensidade da indução magnética aplicada sobre o rotor com o enrolamento (espiras condutoras) não dependa da fonte de alimentação. Nota que em alguns motores um pouco mais sofisticados o campo magnético exercido sobre o rotor também é produzido por outro enrolamento (bobina de campo) com um núcleo de ferro. Para esse tipo de motor as considerações seguintes não são necessariamente válidas.

A intensidade da corrente no rotor NÃO depende apenas da tensão da fonte de alimentação pois conforme cresce a rotação do motor, a intensidade da corrente diminui.

A intensidade da corrente é máxima na partida do motor, isso é, enquanto o rotor está parado.

O torque magnético médio sobre o rotor depende da intensidade da corrente elétrica no rotor. Portanto, quando a rotação do motor cresce, mantida a tensão de alimentação constante (é o caso quando usamos pilhas como alimentação), o torque diminui e finalmente o motor gira com rotação constante (frequência constante).

Qualquer motor é um gerador também. Conforme cresce a rotação do motor, aumenta a tensão induzida no enrolamento e essa tensão se opõem a da fonte de alimentação. Ou seja, a intensidade de corrente no enrolamento é I = (V – E) / R , onde V é a tensão de alimentação, R é a resistência elétrica da bobina e E é tensão induzida (que depende da frequência de rotação em decorrência da Lei da Faraday-Lenz).

Ao alimentar o motor com uma tensão maior, a rotação final ocorrerá com frequência maior. Ou seja, aumentando a tensão de alimentação, o motor girará mais rápido. Em alguns brinquedos existe um dispositivo controlável pelo operador do brinquedo que permite variar a tensão de alimentação para movimentar o brinquedo mais rápida ou lentamente.

Nota que mesmo sendo um motor simples, não mais podemos tratar o dispositivo pensando que a intensidade da corrente é a tensão de alimentação dividida pela resistência elétrica. Se fosse assim, o motor não giraria e seria apenas um dispositivo que converte energia elétrica em energia térmica. Entretanto obviamente um motor converte parte da energia elétrica fornecida em energia mecânica; esta conversão está associada ao aparecimento de uma tensão induzida ou fem induzida (representada por E na expressão dois parágrafos acima).

Finalmente respondendo o que queres saber:

Se o motor for alimentado com 2 pilhas em série, ele girará mais rápido do que com uma apenas (ou duas associadas em paralelo) e terá um torque de partida mais alto. A associação de pilhas em paralelo resulta no mesmo que usar uma pilha de tamanho maior e por isso não é usual se utilizar pilhas em paralelo. Se necessitamos um fonte com menor resistência interna, tal é obtido por usar pilhas maiores ou inclusive pilhas de mesmo tamanho mas mais caras (pilhas alcalinas).

Se quiseres te informar mais sobre o uso de pilhas em paralelo, poderás ler o meu artigo em
https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/download/6531/6027  ou em http://www.if.ufrgs.br/~lang/Associa_pilhas_paralelo.pdf

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“Docendo discimus.” (Sêneca)

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Comentários por correio eletrônico

Professor Renato Machado de Brito da Escola de Engenharia da UFRGS:

Olá Fernando
Ótima análise e respostas muito esclarecedoras ao interessado. Apenas acrescentaria que se houver solicitação de torque no eixo, a velocidade cai e a corrente aumenta, por isso quando as pilhas estão “fracas” o motor perde força, e às vezes nem sequer arranca. Bateria fraca implica em resistência interna (da bateria) maior que, em série com a resistência do enrolamento do motor faz cair a corrente do circuito. Corrente baixa corresponde a um baixo torque.
Um abraço
Brito

Oi Brito: Grato pelo comentário! Eu demonstro tal propriedade colocando um amperímetro em série com um motor CC. Pressiono o eixo com o dedo, exigindo mais torque do motor e então a corrente aumenta para surpresa dos alunos. Aí lhes pergunto: “Como o motor sabe que deve aumentar a corrente para obter mais torque?! 🙂 Isto dá uma bela discussão!

Abraços

Fernando

Acessos entre 27 de maio de 2013 e novembro de 2017: 22751.


8 comentários em “Motores de corrente contínua. Diversas perguntas.

  1. Marcos Barbosa disse:

    Boa noite! Gostaria de saber se motor de corrente cc possui frequência?

    • Fernando Lang disse:

      Motores cc possuem internamente um sistema de chaveamento (coletor e escovas) que faz com que a corrente nos enrolamentos seja oscilante. A frequência de tais oscilações depende, entre outros fatores, da frequência de rotação do motor.

  2. LUIZ CARLOS TOSIN disse:

    Ola professor Fernando
    POR GENTILEZA, NÃO ENTENDO NADA DE ELETRICIDADE, ESTOU PRECISANDO DE UMA AJUDA.
    CONSTRUI UM CARRINHO A PEDAL PARA DUAS PESSOAS, ELE PESA 80 KG, COM CARGA VAI PARA 223KG.
    ESTOU QUERENDO POR UM MOTOR ELETRICO NELE.
    A PERGUNTA É , QUAL MOTOR COLOCAR ?

    EXISTEM VARIAS OPÇÕES NO MERCADO, MOTOR ESCOVADO, MOTOR SEM ESCOVAS.
    PENSEI EM IM MOTOR DE 750W , AGORA ,QUANTOS VOLTS? 24v , 36v ou 48V?
    SERÁ QUE ESSE MOTOR VAI DAR CONTA DO RECADO? OU SERÁ NECESSÁRIO UM DE 1000W,
    obs SEMPRE TERÁ DUAS PESSOAS PEDALANDO O TEMPO TODO, ESSE MOTOR É PARA AJUDAR NAS SUBIDAS.
    MUITO OBRIGADO PELA AJUDA! DEUS ABENÇOE

    • Fernando Lang disse:

      A potência de 750 W é um ótimo auxílio para mover o carrinho em subidas pois representa cerca de 4 vezes a potência que os passageiros podem fornecer. Entretanto tão importante ou mais importante do que a potência do motor é a relação de transmissão (tamanho das engrenagens) que acoplam o motor ao eixo de tração. Para tanto há que se saber o torque que o motor pode produzir.

  3. Divino José de Freitas disse:

    BOM DIA EU GOSTARIA DE SABER QUAL A CORRENTE EM UM MOTOR CC 90 VOLTS 4 HP ?

  4. Paulo Roberto disse:

    Se conectar dois motores iguais de 1a corrente contínua 12v, em paralelo, em fonte 12v de 2a fica ok? Ou força a fonte? Teria que conectar em série?
    Obrigado.

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