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Motor elétrico

Relatório de um motor elétrico, mostrando o funcionamento e como montar um.

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CURSO DE TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS
CAMPUS TOLEDO
GABRIEL BORTOLETI
GABRIELA BEGALLI
GIOVANI HELMANN
GUSTAVO CAVALCANTI
JULIE FERNANDES
MOTOR ELÉTRICO DE CORRENTE CONTÍNUA
TOLEDO
2014
2
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO......................................................................................................03
2. OBJETIVO............................................................................................................04
3. MATERIAIS E MÉTODOS....................................................................................04
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES..........................................................................07
5. CONCLUSÃO........................................................................................................09
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................10
3
1. INTRODUÇÃO
Em 1820 o físico Hans Christian Öerted, ao realizar experiências com corrente
elétrica, verificou-se que a agulha magnética de uma bússola era desviada de sua
posição norte-sul quando aproximada de um condutor no qual circulava corrente
elétrica. Após esta observação, reparou que poderia visualizar a relação entre a
eletricidade e magnetismo por meio de um experimento prático, o funcionamento de
um motor elétrico.
Para entender como um motor funciona, deve conhecer um dos principais
dados que serve para a construção do mesmo:
- Imã: corpos que se atraem ou se repele por uma força magnética. Possuem
dois polos, o polo norte e o polo sul, onde os polos iguais se repelem.
- Campo magnético: é a influência de cargas elétricas em movimento e imãs
permanentes. É uma região do espaço onde se manifesta o magnetismo, através das
chamadas ações magnéticas. Essas ações verificam-se a distância e apenas
algumas substancia são influenciadas pelo campo magnético.
- Espira: é um tipo de circuito elétrico que possui diversas funções voltadas,
principalmente, à produção de campo magnético, eletricidade e energia mecânica. É
componente dos gerados de energia elétrica.
- Corrente elétrica: é um fluxo de elétrons que circula por um condutor quando
entre suas extremidades houver uma diferença de potencial. Esta diferença de
potencial chama-se tensão. A facilidade ou dificuldade com que a corrente elétrica
atravessa um condutor é conhecida como resistência.
Quando a corrente elétrica atravessa um fio condutor, cria em torno dele um
campo magnético, esse foi o efeito verificado por Hans Christian Örsted em 1820.
Todo motor elétrico é movido pelo princípio do eletromagnetismo, mediante os
quais os condutores situados num campo magnético e atravessados por correntes
elétricas onde sofrem a ação de uma força mecânica, ou eletroímãs exercem forças
de atração ou repulsão sobre outros materiais magnéticos.
Desta forma, um campo magnético pode exercer força sobre cargas elétrica
em movimento. Como uma corrente elétrica é um fluxo de cargas elétricas em
movimento num condutor, sendo assim, todo condutor imerso num campo magnético
sofre a aplicação de uma força.
O princípio de funcionamento dos motores elétricos é tão importante para a
automação de equipamentos e processos de fabricação quanto os motores a
combustão para os automóveis. Sem eles, simplesmente não haveria automação.
Atualmente, os motores elétricos estão por toda a parte, praticamente tudo que se
move devido à eletricidade usa um motor elétrico CA (corrente alternada) ou CC
(corrente contínua).
Esta atividade prática supervisionada (APS) relatada visa montar um motor
elétrico simples de corrente contínua que utiliza o mesmo princípio de diversos
4
aparelhos eletrodomésticos em que todos utilizam motor em seu funcionamento, isto
é, corrente elétrica aplicada provocando o giro da bobina.
2. OBJETIVO
- Montar um motor elétrico simples de correte contínua;
- Aplicar os conhecimentos adquiridos em sala de aula;
- Entender o funcionamento.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 MATERIAIS
- 50 cm de fio de cobre esmaltado
- 2 clips médios
- 1 pilha da marca Panasonic (tipo D) (1,5V)
- 2 imãs de aproximadamente __ cm x ___ cm
- 1 lixa
- 1 fita isolante
- 1 tesoura
3.2 MÉTODOS
Primeiramente fez-se uma bobina, onde enrolou-se o fio de cobre em volta da
pilha por 3 vezes, fazendo um simples nó e deixou-se livre duas pontas com
aproximadamente __ cm de comprimento, em cada extremidade.
5
Figura 1 - Bobina
Depois fez-se a raspagem do esmalte do fio de cobre nas extremidades com
uma lixa. Foi feito da seguinte maneira: primeiro raspou-se com uma lixa todo o
esmalte de uma das extremidades, dando uma volta completa e a outra extremidade
foi raspada de meia volto do fio.
Isso porque em um plano ambas extremidades estão raspadas, e em contato
com as tiras, dando contato para a passagem de corrente elétrica. E
consequentemente no outro plano, somente uma das extremidades em contato com
as tiras estará raspada, não permitindo assim a passagem de corrente elétrica.
Figura 2 - Bobina
Depois pegou dois clips, alterando-os na seguinte forma:
6
Figura 3 - Clips
Pegou se a pilha e colocou-se um dos clips em contato com a carga positiva e
passou a fita isolante e fez-se o mesmo para a carga negativa com o outro clip.
Figura 4 - Pilha com os clips
Colocando-se os dois imãs na pilha e a bobina no suporte feito com os clips, o
motor elétrico de corrente continua foi-se montado.

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  • 1. UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CURSO DE TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS CAMPUS TOLEDO GABRIEL BORTOLETI GABRIELA BEGALLI GIOVANI HELMANN GUSTAVO CAVALCANTI JULIE FERNANDES MOTOR ELÉTRICO DE CORRENTE CONTÍNUA TOLEDO 2014
  • 2. 2 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO......................................................................................................03 2. OBJETIVO............................................................................................................04 3. MATERIAIS E MÉTODOS....................................................................................04 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES..........................................................................07 5. CONCLUSÃO........................................................................................................09 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................10
  • 3. 3 1. INTRODUÇÃO Em 1820 o físico Hans Christian Öerted, ao realizar experiências com corrente elétrica, verificou-se que a agulha magnética de uma bússola era desviada de sua posição norte-sul quando aproximada de um condutor no qual circulava corrente elétrica. Após esta observação, reparou que poderia visualizar a relação entre a eletricidade e magnetismo por meio de um experimento prático, o funcionamento de um motor elétrico. Para entender como um motor funciona, deve conhecer um dos principais dados que serve para a construção do mesmo: - Imã: corpos que se atraem ou se repele por uma força magnética. Possuem dois polos, o polo norte e o polo sul, onde os polos iguais se repelem. - Campo magnético: é a influência de cargas elétricas em movimento e imãs permanentes. É uma região do espaço onde se manifesta o magnetismo, através das chamadas ações magnéticas. Essas ações verificam-se a distância e apenas algumas substancia são influenciadas pelo campo magnético. - Espira: é um tipo de circuito elétrico que possui diversas funções voltadas, principalmente, à produção de campo magnético, eletricidade e energia mecânica. É componente dos gerados de energia elétrica. - Corrente elétrica: é um fluxo de elétrons que circula por um condutor quando entre suas extremidades houver uma diferença de potencial. Esta diferença de potencial chama-se tensão. A facilidade ou dificuldade com que a corrente elétrica atravessa um condutor é conhecida como resistência. Quando a corrente elétrica atravessa um fio condutor, cria em torno dele um campo magnético, esse foi o efeito verificado por Hans Christian Örsted em 1820. Todo motor elétrico é movido pelo princípio do eletromagnetismo, mediante os quais os condutores situados num campo magnético e atravessados por correntes elétricas onde sofrem a ação de uma força mecânica, ou eletroímãs exercem forças de atração ou repulsão sobre outros materiais magnéticos. Desta forma, um campo magnético pode exercer força sobre cargas elétrica em movimento. Como uma corrente elétrica é um fluxo de cargas elétricas em movimento num condutor, sendo assim, todo condutor imerso num campo magnético sofre a aplicação de uma força. O princípio de funcionamento dos motores elétricos é tão importante para a automação de equipamentos e processos de fabricação quanto os motores a combustão para os automóveis. Sem eles, simplesmente não haveria automação. Atualmente, os motores elétricos estão por toda a parte, praticamente tudo que se move devido à eletricidade usa um motor elétrico CA (corrente alternada) ou CC (corrente contínua). Esta atividade prática supervisionada (APS) relatada visa montar um motor elétrico simples de corrente contínua que utiliza o mesmo princípio de diversos
  • 4. 4 aparelhos eletrodomésticos em que todos utilizam motor em seu funcionamento, isto é, corrente elétrica aplicada provocando o giro da bobina. 2. OBJETIVO - Montar um motor elétrico simples de correte contínua; - Aplicar os conhecimentos adquiridos em sala de aula; - Entender o funcionamento. 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 MATERIAIS - 50 cm de fio de cobre esmaltado - 2 clips médios - 1 pilha da marca Panasonic (tipo D) (1,5V) - 2 imãs de aproximadamente __ cm x ___ cm - 1 lixa - 1 fita isolante - 1 tesoura 3.2 MÉTODOS Primeiramente fez-se uma bobina, onde enrolou-se o fio de cobre em volta da pilha por 3 vezes, fazendo um simples nó e deixou-se livre duas pontas com aproximadamente __ cm de comprimento, em cada extremidade.
  • 5. 5 Figura 1 - Bobina Depois fez-se a raspagem do esmalte do fio de cobre nas extremidades com uma lixa. Foi feito da seguinte maneira: primeiro raspou-se com uma lixa todo o esmalte de uma das extremidades, dando uma volta completa e a outra extremidade foi raspada de meia volto do fio. Isso porque em um plano ambas extremidades estão raspadas, e em contato com as tiras, dando contato para a passagem de corrente elétrica. E consequentemente no outro plano, somente uma das extremidades em contato com as tiras estará raspada, não permitindo assim a passagem de corrente elétrica. Figura 2 - Bobina Depois pegou dois clips, alterando-os na seguinte forma:
  • 6. 6 Figura 3 - Clips Pegou se a pilha e colocou-se um dos clips em contato com a carga positiva e passou a fita isolante e fez-se o mesmo para a carga negativa com o outro clip. Figura 4 - Pilha com os clips Colocando-se os dois imãs na pilha e a bobina no suporte feito com os clips, o motor elétrico de corrente continua foi-se montado.
  • 7. 7 Figura 5 – Motor elétrico pronto 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Nos parágrafos abaixo, mostra-se os passos para o funcionamento do motor elétrico montado. Num primeiro momento, os fios raspados estão em contato com as tiras e a corrente elétrica cria um campo magnético na bobina. Esta bobina por ter liberdade de rotação entra em movimento, para se livrar da repulsão do imã comum, que está fixo à sua frente. Em um quarto de volta a bobina está parcialmente em contato com as tiras e o campo magnético começa a perder sua força, não deixando assim que a atração do polo sul da bobina pelo polo norte do imã seja forte o suficiente para frear o movimento. Quando a bobina completa meia volta, começaria o processo inverso. Ou seja, deveria existir um campo atrativo entre a bobina e o imã. Mas isso só aconteceria se os contatos estivessem ligados. Este contato não é estabelecido, pois, esta atração frearia ou cessaria o movimento adquirido no primeiro momento. Completando-se mais um quarto de volta, o contato com as tiras começa a se restabelece e o campo magnético começa a ganha força. Neste momento a bobina começa a ser repelida pelo imã comum. Dado o movimento que a bobina já possui, este ganha nova aceleração.
  • 8. 8 Assim o processo continua periodicamente, voltando-se a posição inicial e o ciclo recomeçando, enquanto existir corrente elétrica passando pela bobina. Resumidamente, o motor elétrico simples funciona, basicamente, pela repulsão entre dois ímãs, um natural e outro não natural (eletroímã). É conveniente o uso de imãs não naturais num motor elétrico, pois há a possibilidade de inversão dos polos magnéticos, por meio da inversão do sentido da corrente elétrica. O ímã fixo na pilha (ímã natural) tem um de seus polos voltados para a espira e quando ela se torna um ímã, passa a existir uma interação entre eles. Quando a espira tiver o mesmo tipo de polo ao qual está presa, teremos uma força de repulsão que movimentará a espira. Esse movimento depende, muitas vezes, de um empurrão inicial.
  • 9. 9 5. CONCLUSÃO - Todo motor elétrico emite campo magnético - O momento em que as faces de polos opostos estiverem voltadas uma para a outra, a corrente deixa de passar, pois a extremidade da espira que não está raspada impede a passagem da corrente. A espira deixa, assim, de ser um ímã natural, mas mantém seu movimento (giro), devido à inércia. No momento em que a parte raspada da espira entra em contato com a haste, o processo se reinicia, possibilitando o movimento constante da espira. - Um detalhe importante notado é que quando a espira tiver o polo contrário ao do ímã ao qual está presa, a força que existirá será de atração e o movimento da espira será amortecido, podendo até resultar no fim de seu movimento.
  • 10. 10 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS UENO, Paulo T. Física no cotidiano . Volume 3 . Editora Didacta. HAMBURGER, Ernst. W. O que é física. Editora Brasiliense. Coleção Primeiros Passos. 3ª reimpressão da 6ª edição. São Paulo 2007 LESSA, André. Construção de um motor elétrico didático de corrente contínua. Disponível em: <http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem2 _2004/008087Andre-Raggio_RF.pdf>. Acesso em: 13/11/2014