Motores elétricos: tipos, preços, e como escolher!

Em Dúvidas automotivas por André M. Coelho

Como sabemos, um motor elétrico desempenha um papel vital em todos os setores da indústria, e também em uma ampla gama de aplicações. Há uma variedade de tipos de motores elétricos no mercado. A seleção desses motores pode ser feita com base na operação e na tensão e nas aplicações.

Vamos abordar um pouco mais sobre os tipos, componentes, e outros aspectos dos motores elétricos.

Partes dos motores elétricos?

Cada motor tem duas partes essenciais, nomeadamente o enrolamento de campo e o enrolamento da armadura. A principal função do enrolamento de campo é produzir o campo magnético fixo, enquanto o enrolamento da armadura parece um condutor que é organizado dentro do campo magnético.

Tipos de motores elétricos CC

Os tipos de motores CC incluem principalmente em série, shunt, compostos e PMDC.

1. Motor CC shunt

Os enrolamentos deste motor elétrico como os enrolamentos de armadura e enrolamentos de campo estão ligados em paralelo que é conhecido como um shunt. Esse tipo de motor também é chamado de motor DC de shunt, onde o tipo de enrolamento é conhecido como um enrolamento de derivação

2. Motor de excitação independente

Neste motor, a conexão do estator e do rotor pode ser feita usando uma fonte de alimentação diferente. Para que o motor possa ser controlado a partir do shunt e o enrolamento das armaduras pode ser fortalecido para gerar fluxo.

3. Motor CC em série

Os enrolamentos do rotor são conectados em série. O princípio da operação deste motor elétrico depende principalmente de uma simples lei eletromagnética. Esta lei afirma que sempre que um campo magnético pode ser formado em torno do condutor e interagir com um campo externo para gerar o movimento de rotação. Esses motores são usados principalmente em motores de partida que são usados em elevadores e carros.

4. Motor PMDC

O termo PMDC significa “Permanent Magnet DC motor” ou Motor CC de magneto permanente”. É um tipo de motor CC que pode ser embutido com um ímã permanente para tornar o campo magnético necessário para a operação do motor elétrico.

5. Motor CC composto

Geralmente, o motor composto CC é um componente híbrido da série CC e dos motores de shunt. Neste tipo de motor, ambos os campos como série e shunt estão presentes. Neste tipo de motor elétrico, o estator e o rotor podem ser conectados uns aos outros através de um composto de enrolamentos de série e shunt. O enrolamento da série pode ser projetado com poucos enrolamentos de largos fios de cobre, o que dá um pequeno caminho de resistência. O enrolamento de derivação pode ser projetado com vários enrolamentos de fio de cobre para obter a voltagem completa.

Motores elétricos para diferentes aplicações

O motor elétrico certo deve ser escolhido para a aplicação que atenderá suas necessidades. (Imagem: Alliance Global)

Tipos de motores elétricos CA

Os tipos de motores CA incluem principalmente motor síncrono, assíncrono / indução.

1. Motor síncrono

O funcionamento do motor síncrono depende principalmente da oferta de 3 fases. O estator no motor elétrico gera a corrente de campo que gira em uma velocidade estável com base na frequência CA. Bem como o rotor depende da velocidade semelhante da corrente do estator. Não há lacuna de ar entre a velocidade da corrente de estator e o rotor. Quando o nível de precisão de rotação é alto, esses motores são aplicáveis em automação, robótica, etc.

2. Motor de indução ou assíncrono

O motor elétrico que executa a velocidade assíncrona é conhecida como motor de indução, e um nome alternativo deste motor é o motor assíncrono. O motor de indução usa principalmente a indução eletromagnética para alterar a energia do elétrico para mecânico. Com base na construção do rotor, esses motores são classificados em dois tipos, ou seja, gaiola de esquilo e ferida de fase.

Motores de finalidade especial

Os motores de propósito especiais incluem principalmente servo motor, motor de passo, motor de indução linear, etc.

1. Motor de passo

O motor de passo pode ser usado para oferecer uma revolução do ângulo de passo, como uma alternativa à revolução estável. Sabemos que para qualquer rotor, todo o ângulo de revolução é de 180 graus. No entanto, em um motor de passo, o ângulo completo da revolução pode ser separado em várias etapas como 10 graus x 18 etapas. Isso significa, em um ciclo total de revolução, o rotor desaparece de dezoito vezes, toda vez 10 graus. Motores de passo são aplicáveis em impressoras 3D, fabricação de circuitos, ferramentas de controle de processo, geradores de movimento usual, etc.

2. Motores CC sem escova

Os motores CC sem escova foram desenvolvidos para alcançar um desempenho superior dentro de um espaço menor do que os motores DC escovados. Estes motores são menores quando comparados com os modelosCA. Um controlador é incorporado no motor elétrico para facilitar o processo dentro da falta de um comutador e um anel deslizante.

3. Motor de histerese

A operação do motor de histerese é extremamente única. O rotor deste motor pode ser histerese induzida e corrente de redemoinho para gerar a tarefa necessária. O funcionamento do motor pode depender da construção, oferta de 1 fase de outra forma fornecimento. Esses motores dão um processo muito suave com velocidade estável, semelhante a outros motores síncronos. O nível de ruído deste motor é bastante pequeno, devido a essa razão, eles são aplicáveis em inúmeras aplicações complicadas onde quer que o motor à prova de som seja usado, como player de som, gravador de áudio, etc.

4. Motor de relutância

Basicamente, o motor de relutância é um motor síncrono de 1 fase e esta construção de motor é o mesmo com motor de indução como tipo de gaiola. O rotor no motor é como o tipo de gaiola de esquilo e o estator do motor incluem conjuntos de enrolamentos como o enrolamento auxiliar e principal. O enrolamento auxiliar é muito útil no momento do início do motor. Como eles oferecem uma operação de nível a uma velocidade estável. Esses motores são comumente usados em aplicativos de sincronização que incluem geradores de sinais, gravadores, etc.

5. Motor universal.

Este é um tipo especial de motor e este motor funciona no suprimento de AC única, caso contrário a oferta DC. Motores universais são feridas em série onde os enrolamentos de campo e armadura estão conectados em série e, portanto, gera alto torque de partida. Esses motores são projetados principalmente para operar em alta velocidade acima de 3500 rpm. Eles utilizam o fornecimento de CA em baixa velocidade e fornecimento de tensão similar. Por favor, consulte este link para saber mais sobre o motor universal

Assim, isso é tudo sobre tipos de motores elétricos. Atualmente, existem diferentes e flexíveis. O objetivo do motor é sempre que um controle de movimento é necessário, esta é a melhor escolha. O motor deve suportar o uso e o ato geral do sistema. Aqui está uma pergunta para você, quais são motores especiais de tipo?

Como escolher um motor elétrico?

O primeiro porto de chamada ao escolher um motor é entender o torque e velocidade que você precisa. Além disso, você precisa pensar em parâmetros funcionais básicos, como o tamanho físico do motor – seja o quadro / corpo ou o tamanho do eixo ou os orifícios de montagem. Todos esses fatores podem ter um impacto na escolha. Se você tem muito espaço para trabalhar, é provável que você possa escolher qualquer outra opção técnica para o seu projeto.

No entanto, em alguns casos, um certo tipo de motor pode parecer ser a melhor opção, mas pode ser impossível devido às restrições de tamanho impostas por uma determinada aplicação. Um bom exemplo desse tipo de problema é onde um motor de passo pode ser a melhor solução técnica, mas a baixa taxa de densidade de energia do motor significa que não é possível obter a potência necessária para o espaço físico exigido. Neste caso, o desempenho semelhante (com poder adicionado) poderia ser alcançado usando um motor CC sem escova menor (mais denso em energia) com uma caixa de marchas.

Isso lhe dará uma ideia clara do que é possível. Como um exemplo rápido, a maioria dos motores de passo não excede 1000rpm. Igualmente, em velocidades mais altas, a saída de torque de um motor de passo será significativamente reduzida do que ela pode alcançar em velocidades mais baixas. Tal como acontece com as restrições de tamanho físico, é importante suportar essas coisas desde o início do projeto. Se você precisar ir acima de 1000RPM, precisará de um motor CC ou CC sem escovas. Igualmente se você precisar de precisão posicional ou fácil monitoramento do número de revoluções para uma aplicação como a dosagem ou bombas, então um passo realizará muito melhor.

Comece com os requisitos de torque e velocidade e se você não tiver certeza do que eles são executados alguns testes para descobrir …
Nós realmente não podemos enfatizar este ponto suficiente. Sem conhecimento detalhado dos requisitos de torque e velocidade em toda a faixa operacional completa do motor, é impossível fazer uma escolha informada sobre a melhor opção.

Que tensão e corrente você tem disponível?

Mais uma vez, isso pode parecer um ponto óbvio, mas, como com a informação de torque e velocidade, pode ser extremamente importante para fazer a seleção certa. Se a energia não for objeto e o aplicativo pode usar o que quer, então a escolha é (literalmente!) sua. No entanto, a maioria de nós nunca é tão sortudo e na grande maioria dos casos haverá restrições, seja de uma bateria que está sendo usada ou de limites declarados definidos pelo projeto.

Nesse caso, é muito importante pensar não apenas das condições de “execução”, mas também do que os extremos podem parecer. Para dar um exemplo, pode incluir;

Partida – Pontos atuais podem ocorrer aqui que são necessários para superar a inércia do aplicativo.

Tensão da bateria – Estas alterações ao longo do tempo, à medida que o ciclo de carga da bateria se move. Estes podem ter um impacto no próprio controlador, mas também levam a um aumento de atualização atual como gotas de tensão.

Ineficiência – é sempre importante para fatorar a ineficiência em cálculos. Isso às vezes é negligenciado e pode levar a expectativas infladas do poder de saída mecânica de um motor. Para dar uma ideia, as caixas de engrenagens são tipicamente 75% eficientes, os motores variam de cerca de 70 a 90% de eficiência e controladores são geralmente 90% eficientes. Se alguém estiver usando um suprimento de 1KW em um motor sem escova e caixa de engrenagens, pode-se esperar receber 50-75% de saída mecânica. Existem maneiras de reduzir o impacto disso, é claro. Por favor, entre em contato diretamente se você estiver preocupado com essas questões.

Recursos do motor elétrico

Depois de entender as principais limitações que você tem em relação ao espaço e poder, é hora de analisar o que é necessário em termos de funcionalidade. Em outras palavras, para entender o que você precisa do motor para funcionar com sucesso em sua inscrição e até onde cada tipo de motor pode conseguir isso? Por exemplo, pergunte a si mesmo as seguintes perguntas;

1. Você precisa de alta precisão posicional ou de velocidade?

2. A eficiência energética e a vida útil é uma alta prioridade?

3. Você precisa manter um torque constante ou uma velocidade constante?

4. Você tem custo significativo por unidade ou restrições de prazo de projeto que podem afetar a decisão?

Se você precisar de motores de precisão de alta precisão posicional são de longe a melhor escolha, pois podem ser micro-controladas para mover 1/100 de grau (ou mais), se necessário. Eles podem ser rapidamente revertidos e movidos para posições exatas com facilidade. Estes os tornam perfeitos para uma série de aplicativos, como aplicações de dosagem ou industriais, onde a precisão posicional é muito mais importante que a eficiência ou a velocidade.

Se a eficiência energética for mais importante para o seu projeto do que a precisão posicional, é provável que um motor CC sem escova seja melhor, pois estes oferecem muito maior vida útil do que os motores CC escovados e são mais eficientes do que os motores de passo.

Depois de ter priorizado as características mais importantes necessárias do motor, você pode tomar uma decisão. Abaixo está uma visão geral simples da maneira mais importante de selecionar um motor com base em suas principais prioridades de desempenho.

E o preço do motor elétrico?

O preço vai variar de acordo com o tamanho do motor e os recursos tecnológicos que ele oferece.

O menor tamanho – normalmente CC sem escova são os motores mais densos de energia e, portanto, permitirá que você obtenha mais potência no menor envelope possível. Estes são acompanhados por CC escovado (tipicamente em torno de 10% menos energia densa) e motores de passo (extremamente menos energia densa).

Precisão Posicional – Motores de passo são de longe o melhor aqui. Isso é o que eles são projetados. Um motor de passo de 200 etapas padrão com um controlador de micro passos de 1/128, como o ZD10, pode oferecer até 25600 posições em um círculo de 360 graus. Estes são seguidos por CC sem escova, o que pode ser relativamente preciso (especialmente se usar uma contagem de pólo grande e potencialmente adicionar uma caixa de câmbio). DC escovado é muito pobre aqui e só poderia ser usado neste tipo de aplicação de uma maneira muito grosseira.

A mais alta velocidade – CC sem escova irá para a maior velocidade por um longo caminho. Eles são seguidos de perto por DC escovado, o que pode ser muito rápido. Motores de passo não devem ser considerados em todas as aplicações de alta velocidade.

O menor custo – Normalmente escovado CC é a opção de menor custo disponível. O custo das soluções de CC de passo e Brushless é, no entanto, reduzido à medida que a tecnologia se torna mais amplamente disponível.

Operação mais suave – Tipicamente CC com escovas. Para aplicações onde a suavidade é extremamente importante, sempre recomendaria um motor DCC escovado de alta qualidade. Motores de passo podem correr relativamente suavemente, mas não como suavemente como CC escovado. Aplicativos de velocidade mais altos podem considerar o DC sem escova, mas não motores de passo.

Vida mais longa – CC sem escova e motores de passo. Há exceções (como motores de metal preciosos), mas na grande maioria dos casos um motor CC sem escova durará 5-10 vezes em comparação a um motor CC escovado. A falta de atrito causada por escovas que podem então queimar é o fator mais importante nisso. Os motores CC sem escova bem sem escovas com bons rolamentos são a melhor opção possível se a vida útil for crítica. Como um ponto secundário, há também um argumento a ser feito que os motores CC sem escova sem sensores são os melhores para a vida longa, pois estes não exigem sensores a bordo para monitorar o motor. O argumento chave aqui não é que os sensores reduzem a vida útil do motor em si, mas simplesmente que eles são um componente que pode dar errado no motor e, portanto, quanto mais simples o design, menos coisas que podem dar errado e, portanto, a maior vida útil pode razoavelmente esperar.

Boa operação na menor velocidade – O CC escovado e os motores de passo são muito bons em velocidades mais baixas (1-100rpm), mas a maioria dos motores CC sem escova será muito pobre – especialmente se eles tiverem uma contagem de pólos baixa. Pode-se sempre adicionar uma caixa de câmbio aqui para reduzir a velocidade para baixo se um motor CC sem escovas é a escolha preferida. Para velocidades menores que 1 RPM, uma caixa de marchas será uma necessidade e pode ser adicionada a qualquer tipo de motor, dependendo do que é a melhor opção possível para o seu projeto.

O maior torque – sem caixas de marcas, é normalmente o caso de que um motor de passo (a baixa velocidade) entregará a mais torque / energia fornecida. No entanto, se o torque alto é muito importante para sua inscrição, recomendamos invariavelmente uma caixa de câmbio ser adicionada para aumentar significativamente isso. Dependendo de outros fatores em sua inscrição, a melhor opção aqui pode ser qualquer tipo de motor.

Tudo isso influenciará no preço do motor elétrico certo para suas necessidades.

Fundamentalmente, existem aplicações em que um tipo de motor será a escolha óbvia. No entanto, no verso disso, há um grande número de aplicações onde pode ser possível usar qualquer número de diferentes tipos de motores.

Em tais aplicações, é importante entender os prós e contras de cada tipo de motor e como eles se relacionam com as principais prioridades do seu projeto ou aplicativo específico de controle do motor. Este guia estabeleceu algumas das coisas mais importantes para estar ciente de quando fazer essas escolhas, mas se você tiver alguma dúvida em tudo, nossa equipe ficará prazer em ajudá-lo nos comentários abaixo!

Sobre o autor

O pai de André já teve alguns carros clássicos antes de falecer, como Diplomata, Chevette e Opala. Após completar 18 anos, tirou carteira de moto e carro, comprando então sua primeira moto, uma Honda Sahara 350. Fez um curso de mecânica de motos para começar uma restauração na moto, e acabou aprendendo também como consertar alguns problemas de carros. Seu primeiro carro foi uma Nissan Grand Livina de 2014 e pretende em breve comprar uma picape diesel. No caminho, vai compartilhando tudo que aprende no site Carro de Garagem.

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