ESTUDO DOS MOTORES

 História dos Motores...

Levou quase três séculos entre os primeiros estudos, pesquisas e invenções até o surgimento dos motores elétricos, propriamente, em 1886. A descoberta é atribuída ao cientista alemão Werner Siemens, inventor do primeiro gerador de corrente contínua auto induzido. Em 1600 o cientista inglês William Gilbert publicou uma obra descrevendo a força de atração magnética. A primeira máquina eletrostática foi construída em 1663, pelo alemão Otto Guericke, e aperfeiçoada em 1774 pelo suíço Martin Planta. Já o professor de Medicina italiano Aloiso Galvani notou, em 1786, que ao tocar com o bisturi em coxas de rãs que estavam penduradas numa grade de ferro, estas apresentavam uma contração, a qual chamou “eletricidade animal”. Outro italiano, Alessandro Volta, descobriu que entre dois metais diferentes, imersos em líquido condutor, surgia uma tensão elétrica. Em 1799 ele desenvolveu uma fonte de energia que chamou de “coluna de Volta”, que podia fornecer corrente elétrica. O físico dinamarquês Hans Christian Oersted, em 1820, verificou por acaso que a agulha magnética de uma bússola era desviada de sua posição norte-sul quando passava perto de um condutor no qual circulava corrente elétrica. Essa observação foi o primeiro passo em direção ao desenvolvimento do motor elétrico. O físico e matemático André-Marie Ampère, com base nesses e outros estudos e constatações, construiu o primeiro eletroímã. Esse dispositivo foi fundamental para a invenção de vários aparelhos, como o telefone, o microfone, o alto-falante, o telégrafo. Depois, o inglês Michael Faraday descobriu, em 1831, a indução eletromagnética.

Em 1832 o cientista italiano S. Dal Negro construiu a primeira máquina de corrente alternada com movimento de vaivém. No ano seguinte, o inglês W. Ritchie inventou o comutador, construindo um pequeno motor elétrico em que o núcleo de ferro enrolado girava em torno de um ímã permanente. Para dar uma rotação completa, a polaridade do eletroímã era alternada a cada meia volta, através do comutador. O professor alemão Moritz Hermann von Jacobi, em 1838, desenvolveu um motor elétrico e aplicou-o a uma lancha. A aplicação prática da energia elétrica em trabalho mecânico ficou assim comprovada. Entretanto, toda a energia provinha de baterias, que eram caras e de uso restrito. A preocupação, então, voltou-se à geração de energia elétrica de baixo custo.

A era Siemens

Em 1856 o eletrotécnico Werner Siemens relatou o sucesso obtido na construção de um gerador de corrente, magnético, com induzido T duplo. Mas esse aparelho não podia gerar energia suficiente para alimentar indústrias e equipamentos domésticos. Os ímãs permanentes eram de ação restrita. Somente dez anos depois Siemens construiu um gerador sem ímã permanente, provando que a tensão necessária para o magnetismo podia ser retirada do próprio enrolamento do rotor, isso é, que a máquina podia auto excitar-se. O primeiro dínamo de Werner Siemens possuía uma potência de aproximadamente 30 watts e uma rotação de 1.200 rpm. A máquina também podia funcionar como motor, desde que se aplicasse uma corrente contínua aos seus bornes. Em 1879 a firma Siemens & Halske apresentou a primeira locomotiva elétrica, com potência de 2 kW. Mas a máquina tinha alto custo e era vulnerável em serviço, exigindo o desenvolvimento de um motor mais barato, robusto e de menor custo de manutenção.        1885: o engenheiro eletricista italiano Galileu Ferraris construiu um motor de corrente alternada de duas fases.                                                                                                                                             1887: o iugoslavo Nicola Tesla apresentou um pequeno protótipo de motor de indução bifásico com rotor em curto-circuito.                                                                                                                      1889: o engenheiro eletricista russo Michael von Dolivo Dobrowolsky, da firma AEG, de Berlim, persistindo na pesquisa do motor de corrente alternada, entrou com pedido de patente de um motor trifásico com rotor de gaiola. Ele era simples, silencioso, tinha menos manutenção e alta segurança em operação.                                                                                                                            1891: Dobrowolsky iniciou a fabricação em série de motores assíncronos, nas potências de 0,4 a 7,5 kW.                                                                                                                                                           Em resumo, cientistas, físicos e outros profissionais nem sempre ligados à ciência contribuíram para a descoberta do motor elétrico, que acelerou a industrialização mundial e transformou radicalmente o modo de vida das pessoas.

O que são os motores elétricos?

Os motores elétricos são máquinas elétricas que possuem como característica transformar energia elétrica em energia mecânica. São muitos os tipos de motores elétricos, e podemos separá-los basicamente em três grandes grupos que são os motores de corrente contínua, motores de corrente alternada e os motores universais. Para cada um desses tipos de motores citados existem outras separações de motores como os motores de corrente alternada, que podem ser motores síncronos ou motores assíncronos.

Motores de corrente alternada (CA):

Existem muitos tipos de motores (CA), sendo eles monofásicos ou trifásicos.

Monofásicos: os motores monofásicos são aqueles motores alimentados apenas por um condutor de fase e que geralmente são usados quando não há uma rede trifásica disponível na instalação. Por esse motivo que eles são amplamente utilizados para fins domésticos, comerciais e em poucas situações eles são usados na indústria. Normalmente os motores elétricos monofásicos são utilizados em aplicações que exigem menores potências, geralmente inferiores a 3KW.

Trifásicos: o motor de corrente alternada (AC) que também é conhecido como motor de indução é o mais utilizado devido as suas diversas vantagens como por exemplo, o baixo custo em manutenção, montagem, fabricação e simplicidade em relação aos motores de corrente contínua. O funcionamento do motor de indução se baseia na criação de um campo magnético rotativo, ou campo girante. Uma tensão alternada aplicada ao estator do motor cria um campo girante, que a partir de então produz um campo magnético rotativo que atravessa os condutores do rotor. Este campo magnético girante criado pelo rotor tenta se alinhar com o campo girante do estator, que produz um movimento de rotação no rotor.

Os motores de corrente alternada também podem ser classificados em motores síncronos e motores assíncronos, além de monofásicos ou trifásicos. 

Síncronos: um motor síncrono gira em uma velocidade constante, independente da variação de cargas. Essa velocidade é conhecida como velocidade síncrona, e isso ocorre porque a velocidade do campo magnético girante depende da frequência da rede alternada (CA). Devido a frequência da rede ser constante, os motores síncronos são na prática motores de uma única velocidade e se observarmos um motor síncrono, não há força eletromotriz (fem) induzida no rotor do motor, porque não existe movimento relativo entre o campo girante e o rotor.

Assíncronos: o motor assíncrono gira em uma velocidade ligeiramente menor que a velocidade de rotação do campo girante do estator. Sendo assim o rotor não está sincronizado com esse campo girante, por isso ele recebe o nome de motor assíncrono. Essa diferença entre a velocidade do rotor e a velocidade do campo magnético é denominada de, escorregamento do motor.

Motores de corrente contínua (CC):

Os motores de corrente contínua são motores que possuem imãs permanentes ou então são motores que tem campo e armadura, mas não possui imãs permanentes. Esses tipos de motores são acionados a partir de uma fonte de corrente contínua e possuem diversas aplicações como por exemplo, em brinquedos, eletrodomésticos, equipamentos industriais, entre outras.  Os motores de corrente contínua são classificados de acordo com o modo de conexão do indutor e das bobinas induzidas.

Suas classificações:

Motor paralelo: o motor paralelo que também é conhecido como motor de derivação ou motor shunt têm este nome porque o indutor e os enrolamentos induzidos são ligados em paralelo. A sua velocidade é facilmente regulável, e este tipo de motor é muito usado em máquinas, ferramentas, elevadores, esteiras, etc.

Motor série: no motor em série os enrolamentos do indutor e da armadura são ligados em série, ele se destaca por conter um alto torque e rápida aceleração. Devido às suas características o motor série é muito usado em aplicações que exigem maior tração como por exemplo, bondes elétricos, trens elétricos e guinchos elétricos.

Motor composto: o motor composto, conhecido por alguns como motor misto, apresenta as características dos motores série e dos motores paralelo. Este tipo de motor conta com dois enrolamentos de indutor, um em série com o enrolamento induzido e o outro em paralelo. O motor composto mantém firme a sua velocidade quanto está operando com carga, por isso ele é comumente utilizado em acionamento de máquinas que são submetidas à bruscas variações de cargas, tais como tesouras mecânicas e prensas.

Motor de excitação independente: conhecido como motor de excitação independente, ele recebe este nome porque o seu indutor e a sua armadura são alimentados por duas fontes de energia independentes e geralmente não são muito usados.

Referências:

Tipos de motores elétricos, quais são? - Mundo da Elétrica (mundodaeletrica.com.br)

A história do motor elétrico que você precisa conhecer - Blog com Ciência (museuweg.net)