Uma das dificuldades na montagem de um laboratório de máquinas elétricas é o elevado custo dos motores de corrente contínua (CC). Para resolver essa questão, os professores de Eletrônica de Potência da Fundação Liberato adotaram o motor universal como carga para o projeto do segundo semestre das aulas de Eletrônica de Potência dos quartos anos.
O motor universal é amplamente utilizado no dia a dia das pessoas: no liquidificador, em enceradeiras, em aspiradores de pó, em cortadores de grama (com fio de náilon), etc. Seu custo é baixo (o apresentado neste texto tem custo de R$ 70,00 a R$ 100,00 – um dos mais caros) e é encontrado em lojas de manutenção de eletrodomésticos ou em ferragens em geral (fig 01).
1. Motor universal – visão geral
O motor mostrado na figura 01 tem seu custo elevado, tendo em vista que seus eixos estão acoplados em rolamentos (normalmente, os eixos desses motores são embuchados, como é o caso dos liquidificadores). Isso reduz drasticamente o atrito, e a sua resposta à tensão de armadura aplicada é mais linear.
O motor universal é muito semelhante a um motor de corrente contínua (CC) ligado em série, sendo, entretanto, tanto o rotor quanto o estator montados em chapas de ferro, devido às perdas por correntes parasitas. Podem ser ligados na rede de corrente contínua ou na rede de corrente alternada (CA), uma vez que os campos no estator e no rotor se invertem simultaneamente, quando a corrente inverte o seu sentido, fazendo com que a rotação fique sempre a mesma. Os motores universais apresentam elevado torque de partida e tendência a disparar. São motores altamente usados em CA. Sua potência, normalmente, gira em torno de 500W.
2. Vista explodida e esquema elétrico
Quando o motor universal é ligado a uma rede CC, o seu equacionamento é praticamente o mesmo do motor CC ligado em série*.
Com cuidado, separamos os enrolamentos de campo e de armadura e conectamos aos mesmos terminais próprios (na figura 01, de cores preta e azul), assim UM motor poderá ser VÁRIOS motores: o motor série (CC) ou universal (CA), unindo um terminal preto e azul e energizando nos outros dois. Um motor CC com excitação independente, utilizando-se duas fontes e, finalmente, um motor de excitação em paralelo (shunt). A fonte de tensão que energiza o campo do motor pode ser construída pelos alunos com pontes retificadoras (fixas ou controladas) e a tensão variável obtida através de uma fonte de bancada (mínimo com fornecimento de corrente de 1A).
Na figura 03, o esquema de montagem para a análise dos motores nas configurações universal, série e em excitação independente.
3. A: Motor universal. B: Motor com excitação independente
No mesmo link indicado acima, encontra-se a prática realizada no Curso (experimentos_com_maquinas.pdf).
As respostas em corrente e rotação (rpm) em função da tensão de alimentação para o motor da figura 01 são mostradas nas figuras 4 e 5. Como se pode ver, é de linearidade razoável para uma máquina simples.
4. Corrente de armadura por tensão de alimentação.
5. Rotação em função da tensão de alimentação.
Este motor deverá ser utilizado para a prática de processamento de sinais (controle dinâmico de máquina CC), tendo em vista a sua resposta com certo grau de linearidade.
Temos usado para as práticas descritas acima e para o projeto do Softstarter um motor mais simples de menor custo usado em liquidificadores, que é mostrado na figura 6.
6. Motor universal para prática do softstarter.
- Para maiores detalhes consulte:
https://sites.google.com/a/liberato.com.br/do-professor-irineu/home/tecnologia/aulas—liberato
Prof. Irineu Alfredo Ronconi Junior
Prof. do Curso Técnico de Eletrônica
Fundação Liberato