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Entendendo as especificações de motores (MEC140)

Os pequenos motores de corrente contínua (DC ou CC) possuem especificações que dizem de que modo eles devem ser usados. Se mal interpretadas, essas especificações podem tanto levar a um rendimento abaixo do normal, não funcionamento do projeto ou até mesmo a queima do motor e dos circuitos que o alimentam. Nesse artigo analisamos essas especificações dando algumas dicas para que o leitor as descubra, caso o motor usado não tenha indicação alguma.

Os pequenos motores de corrente contínua usados em projetos alimentados por baterias, pilhas ou fontes, são formados por uma bobina que gira dentro do campo magnético de imãs, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 – Estrutura de um motor de corrente contínua
Figura 1 – Estrutura de um motor de corrente contínua

 

Um conjunto de escovas comuta a corrente de modo que ela possa ser invertida constantemente na bobina, dando assim continuidade ao movimento de rotação.

Para que o motor funcione devemos aplicar uma tensão em seus terminais, a qual vai criar a corrente que circula pelos bobinas e assim produz o movimento desejado.

A força que o motor vai produz e também sua velocidade dependerão de diversos fatores que, para esse tipo de motor, infelizmente não são fixos.

Não podemos dizer que um pequeno motor de corrente contínua, quando alimentado por 6 V, exige uma corrente de 200 mA e sempre rodará a 3 000 rotações por minutos, produzindo tanto de torque.

Tanto a corrente drenada pelo motor, sua velocidade como o torque são variáveis, dependendo um do outro.

Além disso, um motor desse tipo, pode perfeitamente funcionar com uma certa faixa de tensões, caso em que tanto a corrente, como a velocidade e o torque vão variar de diversas maneiras.

Na figura 2, por exemplo, mostramos que quando um motor não está fazendo força, ou seja, girando livremente, sua velocidade e a corrente consumida aumentam quase que linearmente com a tensão aplicada.

 

Figura 2 – Torque versus tensão para um motor DC
Figura 2 – Torque versus tensão para um motor DC

 

No entanto, pela figura 3 vemos que se a força exercida pelo motor aumenta (ele é carregado no sentido de ter de mover uma carga mais pesada), mantendo a tensão constante a corrente aumenta á medida que ele faz mais força e a rotação ao mesmo tempo diminui.

 

Figura 3 – Torque versus corrente 3)
Figura 3 – Torque versus corrente 3)

 

Na prática é, portanto, difícil trabalhar com um motor desse tipo nas aplicações em que se deseja ter um movimento preciso, ou seja, fazer com que um mecanismo se movimente de forma constante independentemente da força que ele tenha de fazer.

É por esse motivo que, nas aplicações em que a precisão se faz necessária, um outro tipo de motor deve ser usado: o motor de passo.

 

A Especificações

Os fabricantes costumam indicar em primeiro lugar a tensão que deve ser aplicada ao motor para que ele funcione normalmente. No entanto, não se trata de uma tensão fixa.

Por exemplo, um motor especificado para funcionar com 6 V, funcionará perfeitamente com tensões entre 3 e até 8 V, devendo apenas o usuário estar atento para a força que ele deve fazer.

Assim, se o motor não tiver de fazer muita força, movimentando uma hélice, por exemplo, como no aerobarco que descrevemos em outro artigo nosso, com duas pilhas ele funcionará e até mesmo uma pilha apenas, usando um motor de 6 V, conforme mostra a figura 4.

 

Figura 4 – Propulsão do aerobarco
Figura 4 – Propulsão do aerobarco

 

 

No entanto, se o motor tiver de fazer muita força e usarmos as duas pilhas recomendadas podemos fazer com que a velocidade se reduza a tal ponto que a corrente consumida cresce excessivamente.

O resultado é que, não havendo conversão de energia elétrica em mecânica, o excedente se converte em calor na sua bobina e o motor pode aquecer demais e queimar.

Num ponto intermediário podemos até “acelerar” o motor, injetando força extra por alguns segundos, aplicando-lhe uma tensão maior.

Por exemplo, como mostra a figura 5, podemos tirar o motor da imobilidade vencendo a inércia inicial, aplicando 9 V em lugar de apenas 6, mas isso por apenas alguns segundos.

 

Figura 5 – Partida reforçada
Figura 5 – Partida reforçada

 

 

Os fabricantes, como a Mabuchi (www.mabuchi.com), fornecem gráficos completos relacionando todas as grandezas envolvidas no funcionamento de um motor.

Na prática, o motor deve ser escolhido para operar numa faixa de características onde a relação tensão x corrente (que é a potência elétrica aplicada ao motor) resulte na faixa torque x velocidade (energia mecânica obtida do motor).

Veja, entretanto, que os motores possuem um rendimento (?) dado por uma porcentagem que significa quanto da energia elétrica consumida é convertida efetivamente em energia mecânica.

Quanto maior for esse rendimento melhor será o motor na aplicação, levando em conta que ele muda tanto com a aplicação como com o tipo de motor.

Assim, na escolha do motor, leve em conta a faixa de tensões de operação, a corrente máxima e a força x rotação que você deseja na sua aplicação.

 

 

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