Motor DC escovado

Motor DC de ímã permanente
O motor DC de ímã permanente (motor PMDC) é o mais comum entre os motores DC com escovas. O indutor deste motor inclui ímãs permanentes que criam um campo magnético do estator. Os motores DC de ímã permanente são geralmente usados ​​em tarefas que não exigem alta potência. Os motores PMDC são mais baratos na produção do que os motores DC de campo enrolado. Ao mesmo tempo, o torque do motor PMDC é limitado pelo campo de ímãs permanentes do estator. O motor PMDC reage muito rapidamente às mudanças de tensão. Graças ao campo constante do estator, é fácil controlar a velocidade do motor. A desvantagem de um motor DC PM é que, com o tempo, os ímãs perdem suas propriedades magnéticas, como resultado do qual o campo do estator diminui e o desempenho do motor diminui.

Motores excitados separadamente e enrolados em derivação
Em motores elétricos excitados separadamente, o enrolamento de campo não é conectado eletricamente ao enrolamento da armadura (figura acima). Normalmente, a tensão de excitação UFW difere da tensão no circuito da armadura U. Se as tensões forem iguais, o enrolamento de campo é conectado em paralelo com o enrolamento da armadura. O uso no motor de acionamento elétrico excitado separadamente ou enrolado em derivação é determinado pelo esquema de acionamento elétrico. As propriedades (características) desses motores são as mesmas. Em motores CC com escovas enroladas em derivação, as correntes do enrolamento de campo (indutor) e da armadura são independentes uma da outra, e a corrente total do motor é igual à soma da corrente do enrolamento de campo e da corrente da armadura. Durante a operação normal, aumentar a tensão de alimentação aumenta a corrente total do motor, o que leva a um aumento nos campos do estator e do rotor. Com o aumento da corrente total do motor, a velocidade também aumenta e o torque diminui. Quando a carga do motor aumenta, a corrente da armadura aumenta, com o resultado de que o campo da armadura aumenta. À medida que a corrente da armadura aumenta, a corrente do indutor (enrolamento de campo) diminui, resultando em uma diminuição no campo do indutor, o que leva a uma diminuição na velocidade do motor e a um aumento no torque.
O motor CC de enrolamento em derivação tem a característica de torque/velocidade com torque decrescente em altas velocidades e alto, mas torque mais constante em baixas velocidades. A corrente no enrolamento do indutor e na armadura não depende uma da outra, portanto, a corrente total do motor elétrico é igual à soma das correntes do indutor e da armadura. Como resultado, esse tipo de motor tem excelentes características de controle de velocidade. O motor CC com escovas de enrolamento em derivação é comumente usado em aplicações que exigem uma potência de mais de 3 kW, em particular em aplicações automotivas e na indústria. Em comparação com o motor PMDC, o motor CC com enrolamento em derivação não perde suas propriedades magnéticas com o tempo e é mais confiável. As desvantagens do motor CC com escovas de enrolamento em derivação são o custo mais alto e a possibilidade de o motor descontrolar se a corrente do indutor diminuir para zero, o que por sua vez pode levar à falha do motor.

Motor DC enrolado em série
Em motores DC com escovas enroladas em série, o enrolamento de campo é conectado em série com o enrolamento da armadura, e a corrente de excitação é igual à corrente da armadura (Ie=Ia), o que dá aos motores propriedades especiais. Sob pequenas cargas, quando a corrente da armadura é menor que a corrente nominal (Ia < Irat) e o sistema magnético do motor não está saturado (Ф ~ Iа), o torque eletromagnético é proporcional ao quadrado da corrente no enrolamento da armadura.
M=cm∙Ф∙Ia=c'm∙Ia^2, onde M é o torque do motor, N∙m, сМ é um coeficiente constante determinado pelos parâmetros de projeto do motor, Ф é o fluxo magnético principal, Wb, Ia é a corrente de armadura, A.
Com o aumento da carga, o sistema magnético do motor fica saturado e a proporcionalidade entre a corrente Ia e o fluxo magnético Ф é perturbada. Com saturação significativa, o fluxo magnético Ф com o aumento de Ia praticamente não aumenta. O gráfico da dependência M=f(Ia) na parte inicial (quando o sistema magnético não está saturado) tem a forma de uma parábola, então, quando saturado, desvia da parábola e na região de grandes cargas se transforma em uma linha reta.
O motor DC com escovas enroladas em série tem um alto torque em baixa velocidade e desenvolve alta velocidade sem carga. Este motor elétrico é ideal para dispositivos que precisam desenvolver um alto torque (guindastes e guinchos), pois a corrente do estator e do rotor aumenta sob carga. Ao contrário dos motores PMDC e motores DC com escovas enroladas em derivação, os motores DC enrolados em série não têm as características exatas de controle de velocidade e, em caso de curto-circuito do enrolamento de campo, ele pode se tornar incontrolável.

Motor DC de enrolamento composto
O motor DC escovado enrolado composto tem dois enrolamentos de campo, um deles é conectado em paralelo com o enrolamento da armadura, e o segundo é conectado em série. A relação entre as forças de magnetização dos enrolamentos pode ser diferente, mas geralmente um dos enrolamentos cria uma grande força de magnetização e esse enrolamento é chamado principal, o segundo enrolamento é chamado auxiliar. Se os enrolamentos forem conectados de forma que o campo em série auxilie o campo de derivação, então o motor é chamado de motor DC escovado composto cumulativo. Por outro lado, se os enrolamentos forem conectados de forma que os dois campos se oponham, então o motor é chamado de motor DC escovado composto diferencial. As características de velocidade do motor DC escovado composto cumulativo estão localizadas entre as características de velocidade dos motores DC enrolados em derivação e em série. A conexão oposta dos enrolamentos (composição diferencial) é usada quando é necessário obter uma velocidade de rotação constante ou um aumento na velocidade de rotação com o aumento da carga. Assim, as características de desempenho de um motor CC com enrolamento composto são próximas às de um motor CC com escovas, enrolado em derivação ou em série, dependendo de qual enrolamento de campo desempenha o papel principal.
Motores DC escovados compostos têm as características de desempenho de motores DC escovados de derivação e enrolados em série. Eles têm um alto torque em baixa velocidade, bem como um motor DC escovado de enrolamento em série e bom controle de velocidade, como um motor DC escovado de enrolamento em derivação. O descontrole do motor DC escovado de enrolamento composto é menos provável, porque a corrente de derivação deve diminuir para zero, e o enrolamento de campo serial deve ser curto-circuitado.

O ambiente no qual um Motor DC com Escovas será usado desempenha um papel importante no ciclo de vida de um Motor DC com Escovas e outros dispositivos elétricos e eletrônicos no sistema. Ambientes secos e quentes podem aumentar o desgaste das escovas e acelerar a quebra do comutador e dos mancais, encurtando, em última análise, a vida útil do motor. Operar o Motor DC com Escovas em um ambiente mais frio, com resfriamento externo por ar forçado, pode fazer com que o Motor DC com Escovas tenha um desempenho melhor. No entanto, quedas extremas de temperatura podem potencialmente aumentar a viscosidade dos lubrificantes do Motor DC com Escovas, fazendo com que ele funcione com uma corrente mais alta.

As seguintes considerações ambientais e de segurança devem ser observadas durante todas as fases de operação, serviço e reparo de um sistema de motor CC com escovas. O não cumprimento dessas precauções viola os padrões de segurança de projeto, fabricação e uso pretendido do motor CC com escovas e do controlador (se também usado). Observe que, mesmo com um motor CC com escovas bem construído, produtos operados e instalados incorretamente podem ser perigosos. Precauções devem ser observadas pelo usuário com relação à carga e ao ambiente operacional. O cliente é, em última análise, responsável pela seleção, instalação e operação adequadas do sistema de motor CC com escovas.

A atmosfera na qual um Motor DC com Escovas é usado deve ser propícia às boas práticas gerais de equipamentos elétricos/eletrônicos. Não opere o Motor DC com Escovas na presença de gases inflamáveis, poeira, óleo, vapor ou umidade. Para uso externo, o Motor DC com Escovas e o controlador devem ser protegidos dos elementos por uma cobertura adequada, ao mesmo tempo em que fornecem fluxo de ar e resfriamento adequados. A umidade pode causar risco de choque elétrico e/ou induzir a quebra do sistema. Deve-se dar a devida consideração à evitação de líquidos e vapores de qualquer tipo. Entre em contato com a fábrica caso sua aplicação exija classificações IP específicas. É aconselhável instalar o Motor DC com Escovas e o controlador em um ambiente livre de condensação, poeira, ruído elétrico, vibração e choque.

Além disso, é preferível trabalhar com o sistema do Motor DC com Escovas em um ambiente não estático e protetor. Os circuitos expostos devem sempre ser devidamente protegidos e/ou fechados para evitar contato humano não autorizado com circuitos energizados. Nenhum trabalho deve ser executado enquanto a energia estiver aplicada. Não conecte ou desconecte os conectores quando a energia estiver LIGADA. Aguarde pelo menos 5 minutos antes de fazer o trabalho de inspeção no Motor DC com Escovas e no sistema do controlador após desligar a energia, porque mesmo após a energia ser desligada, ainda haverá alguma energia elétrica restante nos capacitores do circuito interno do controlador.