Motor Universal

Ana Carolina Silva CastroRuthe de Melo Souza

Trabalho da disciplina Máquinas Elétricas IIministrada pela Prof. Msc. Mariana Guimarães dos Santos

1. Introdução

• Motores CC conectados em série: direção do torque independente da polaridade da tensão;alto torque de partida.

• Motor universal: motor CC série que pode ser operado com fonte CA monofásica (estator e rotor laminados).

Fig. 1. Circuito Equivalente de Motor DC conectado em série [1].

2. Aspectos Construtivos

• Muito semelhante à máquina DC. • Estruturas do estator e do rotor são laminadas (minimizar

correntes de Foucault).• Enrolamento de campo: fios feitos de cobre e de diâmetro

largo; instalado no estator de forma que, quando energizado, forma polos norte e sul alternados.

• Enrolamento de armadura: instalado nas ranhuras do núcleo de armadura (laminado);

• Comutador: conjunto de segmentos de cobre que são isolados uns dos outros, o número de segmentos é igual ao número de enrolamentos da armadura.

• Escovas: feitas de carbono ou grafite.Fig. 2. Motor universal [2].

3. Funcionamento• Quando alimentado com fonte DC, funciona como um motor DC série:

1. Corrente no enrolamento de campo, produz campo eletromagnético; 2. Mesma corrente flui na armadura;

3. Condutor de corrente em campo magnético experimenta força mecânica e o rotor começa a girar.

• Quando alimentado com fonte CA:

1. Como a polaridade da corrente muda periodicamente, o sentido das correntes no enrolamento da armadura e no enrolamento de campo mudam ao mesmo tempo;2. Sentido do campo magnético e da corrente invertem, força no rotor é a mesma,

torque unidirecional.

4. Características de Torque/Velocidade

Fig. 3. Característica torque x velocidade de motor série universal [3].

• Velocidade baixa em plena carga e muito alta em vazio; alto torque de partida.

• Reatância elevada em 50 ou 60 Hz – Tind = kϕIa.

• Indutâncias de campo e armadura têm impedâncias não-nulas para CA, a corrente não é tão grande quanto para um fonte CC de mesma magnitude média, o torque é também não é tão grande.

• Em velocidades altas, as perdas rotacionais se tornam grandes e a velocidade do motor é limitada.

• Devido a saturação magnética, o torque de partida não é tão grande quanto o previsto na curva.

5. Controle de Velocidade

Fig. 4. Efeito da variação da tensão terminal sobre torque x velocidade [4].

Fig. 5. Circuitos de controle de velocidade de motores universais [4].

6. Vantagens, Desvantagens e Aplicações

• Vantagens:1. Para um mesmo peso, produz mais potência que outros motores. Grande vantagem para ferramentas manuais e pequenos instrumentos (furadeiras, serras, misturadores e batedeiras). 2. Grande torque de partida, sem correntes excessivas.3. Quando o torque aumenta, a velocidade diminui, logo, a potência é relativamente constante e a corrente permanece dentro de limites razoáveis. Assim, é adequado para cargas que demandam ampla variação de torque (motor de arranque em automóvel). 4. Podem operar em velocidades muito altas, enquanto outros motores CA estão limitados.

• Desvantagens: desgaste de escovas e comutadores (vida útil muito menor que motores de indução), não recomendado em aplicações que precisam girar frequentemente por um longo tempo.

7. Referências Bibliográficas

[1] A. R. Hambley. Electrical Engineering: Principles and Applications, LTC, 6a Edição, Rio de Janeiro, 2009.

[2]Daware (2014). Universal Motor - construction, working and characteristics . Acedido em 24 de Agosto de 2016, em: http://www.electricaleasy.com/2014/02/universal-motor-construction-working.html.

[3] A. E. Fitzgerald, C. Kingsley, S. D. Umans. Máquinas Elétricas Com Introdução à Eletrônica de Potência, Bookman, 6a Edição, São Paulo, 2006.

[4] S. J. Chapman. Fundamentos de Máquinas Elétricas, Tradução: Anatólio Laschuk, Bookman, 5ª Edição, Porto Alegre: AMGH, 2013.