Motores elétricos de propulsão: Parte I

Neste primeiro artigo sobre o tema, antes de ver as aplicações automotivas, veremos o conceito de máquinas elétricas, o que são motores e geradores e seu princípio de funcionamento

Texto: Valério M. Marochi – Centro de Mobilidade Sustentável e Inteligente do Sistema Fiep

Os motores elétricos podem ser considerados o coração dos sistemas de propulsão elétrica, fornecendo o torque que impulsiona o veículo e também possibilitando a recuperação de parte da energia cinética desperdiçada em desacelerações e frenagens na forma de eletricidade.

Máquinas elétricas

A eletricidade é um fenômeno observado pelo homem desde a antiguidade, embora não tenha sido explorada como tecnologia até meados do século XVII, a partir de estudos sobre a geração de cargas elétricas através do atrito. Um longo caminho foi percorrido, até o século XIX, quando foram descobertas as pilhas e também a interação entre eletricidade e magnetismo, dando origem ao estudo do eletromagnetismo e abrindo caminho para o desenvolvimento de máquinas elétricas e transmissões sem fio.

Por definição, máquinas elétricas são dispositivos eletromecânicos que utilizam a indução eletromagnética, que é conversão de eletricidade em magnetismo e vice-versa, para realizar alguma forma de trabalho. Por meio da força magnética produzida é possível criar movimento ou mesmo transmitir corrente elétrica sem o uso de fios! Há dois tipos de máquinas elétricas, as estáticas e as rotativas, assim classificadas justamente pela produção ou não de movimento. Neste artigo vamos nos ater às máquinas do tipo rotativas, que são os motores e geradores elétricos.

Motores elétricos

A diferença entre motor elétrico e gerador é somente o sentido do fluxo de energia: motores utilizam eletricidade para produzir movimento (rotação); geradores realizam o processo inverso, produzindo eletricidade a partir do movimento inserido no seu eixo. Também é possível que uma mesma máquina elétrica opere tanto como motor quanto como gerador, como é o caso de motores de propulsão veicular.

O funcionamento dos motores elétricos não é algo simples de explicar, pois as interações eletromagnéticas que ocorrem dentro deles são extremamente complexas, mas vamos tentar simplificar. Você já deve ter tido alguma experiência com ímãs e percebeu que eles possuem a capacidade de mover objetos, ora repelindo ora atraindo-os, e quanto maior ou mais potente o ímã mais força ele gera. Pois bem, este é o conceito chave dos motores elétricos, esta força magnética, que pode ser extraída de ímãs ou de bobinas eletrificadas e que move objetos sem contato físico.

A construção de um motor elétrico é muito mais simples do que um motor a combustão, possuindo menos peças e também volume relativamente menor, sendo os principais componentes a carcaça e as tampas, o estator e o rotor. A carcaça e as suas tampas, como o próprio nome pressupõe, são a estrutura dentro da qual os componentes do motor são alojados. O estator é a peça fixa, por isso o nome, responsável por gerar parte das forças magnéticas dentro do motor. O rotor por sua vez, é a peça móvel que, apoiada sobre rolamentos, produz magnetismo e/ou reage ao magnetismo do estator. Para que o movimento de rotação ocorra, as forças magnéticas também precisam “girar” dentro do motor, arrastando ou empurrando o rotor conforme a intensidade e a frequência dos impulsos magnéticos.

electric motor in disassembled state 3d illustration on a white background – Fonte: https://www.electricmotorengineering.com/electric-motors-and-their-impact-on-mechanics/electric-motor-in-disassembled-state-3d-illustration-on-a-white/

Estas forças magnéticas girantes são produzidas por bobinas por onde passa corrente elétrica e, dependendo do tipo de motor constituem o estator, o rotor ou ambos. Há aplicações que não necessitam de variação da velocidade e nem do torque produzido, para as quais acionamentos simples com contatores e interruptores já são suficientes. Porém em sistemas mais complexos, como é o caso de veículos elétricos, tanto o torque quanto a velocidade do motor precisam ser controlados, demandando dispositivos de controle, como inversores de potência.

No próximo artigo veremos os tipos de motores elétricos, quais são os mais utilizados em sistemas de propulsão veicular e as principais características de cada aplicação. Não perca. Até lá.

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