motores elétricos CC Os motores CC com escovas são componentes essenciais em diversos equipamentos utilizados em aplicações industriais. Eles geralmente se apresentam em duas variações: motores CC com escovas e motores CC sem escovas (BLDC). Dependendo da aplicação, diferentes empresas optam por um desses motores. Compreender a diferença entre eles ajuda empresas e técnicos a encontrar e escolher o mais adequado.
Importância de compreender a principal diferença entre motores com escovas e motores BLDC
Assim como não se pode usar um motor CA quando é necessário controlar a rotação e o torque, também não se pode usar um motor CC com escovas quando um motor CC sem escovas oferece um desempenho mais eficiente. Embora ambos os motores funcionem com corrente contínua, apresentam diferenças importantes que os tornam adequados para aplicações distintas.
Ambos os motores têm suas vantagens e desvantagens. Dependendo de cada uma delas, você poderá escolher o mais adequado após analisar onde pretende utilizá-lo. São os requisitos da aplicação que ajudarão a decidir se um motor CC com escovas ou um motor BLDC será mais apropriado.
A principal diferença na origem dos nomes de ambos reside nos comutadores. Os motores CC com escovas geralmente possuem escovas de carvão, que funcionam como comutadores. Nos motores BLDC, os comutadores são eletrônicos, em vez de mecânicos como nos motores com escovas.
Neste artigo, você aprenderá as principais diferenças entre esses dois motores. Esse conhecimento o ajudará a escolher o melhor entre os dois para tornar seu trabalho mais controlado, suave e eficiente.
Motores CC com escovas
Todas as máquinas mecânicas são construídas pela combinação de diferentes peças mecânicas. O mesmo acontece com os motores com escovas e os motores BLDC. Ao considerarmos a construção dos motores com escovas, podemos observar que esses motores utilizam bobinas de fios enroladas em torno de um núcleo de ferro para criar um campo magnético. Essas bobinas giram livremente e acionam o eixo do motor. Todo esse conjunto é chamado de "rotor". Também existem motores CC com escovas sem núcleo. Quando o núcleo está ausente, o enrolamento se sustenta sozinho, pois o núcleo serve de suporte para as bobinas.
O rotor é o componente rotativo, enquanto a parte fixa é chamada de estator. O estator contém os ímãs permanentes em seu interior. Isso mantém um campo magnético estático permanente e fixa o rotor em seu lugar.
O terceiro componente principal é o comutador. O torque é criado pela rotação do rotor. Para criar um campo magnético no rotor, é necessária uma corrente elétrica. O comutador é fixado entre escovas, que por sua vez são fixadas ao seu redor no estator. O comutador funciona como uma chave, ligando e desligando diferentes enrolamentos, o que mantém o rotor em rotação constante.
A rotação do motor com escovas ocorre quando a corrente contínua é aplicada, criando um campo magnético no rotor que repele o campo magnético fixo do estator, causando a rotação do eixo. Além disso, o uso de uma ponte H auxilia no controle da velocidade, do torque, da tensão aplicada e, principalmente, do sentido de rotação.
Motores CC sem escovas
Embora o funcionamento dos motores CC sem escovas seja o mesmo dos motores CC com escovas, ou seja, o princípio da repulsão e atração do campo magnético entre o rotor e o estator, sua construção é diferente. Isso diferencia os motores CC sem escovas dos motores com escovas.
A construção do rotor e do estator é oposta à dos motores com escovas. O rotor do motor BLDC possui um ímã permanente e o estator possui bobinas de enrolamento, diferentemente dos motores com escovas. Portanto, o comutador no motor BLDC é elétrico, em vez de mecânico como nos motores com escovas.
Outra diferença na construção é o número de fases. As fases são, na verdade, as unidades de enrolamento dos estatores. O número de unidades de enrolamento é igual ao número de fases que um motor BLDC possui. Embora não haja restrição quanto ao número de fases, geralmente são utilizadas 3 fases no desenvolvimento de motores BLDC. Essas 3 fases são alinhadas em configuração Delta ou Estrela.
Além disso, outra diferença reside no número de polos magnéticos presentes no ímã do rotor de um motor BLDC. Normalmente, existem no mínimo dois polos, denominados polo sul e polo norte, no rotor. Pode haver mais polos, se necessário. A necessidade e a função desses polos serão discutidas na seção de aplicações de ambos os motores.
Outra diferença muito importante é a utilização de eletrônica complexa nos motores BLDC em comparação com os motores com escovas, como sensores Hall e três válvulas H para cada fase.
Principais diferenças entre motores com escovas e motores BLDC
Até agora, você aprendeu por que é importante conhecer a diferença entre os dois tipos de motores, bem como os princípios básicos de construção dos motores com escovas e dos motores BLDC. Agora, você aprenderá as principais diferenças com base nas vantagens e desvantagens de cada tipo.
Diferença em velocidade e aceleração
Devido ao maior peso dos motores com escovas, a velocidade e a aceleração são menores. Essa redução adicional na velocidade se deve à presença das escovas e do comutador mecânico. Isso faz com que os motores com escovas se enquadrem na categoria de motores de velocidade média. O comutador é conectado mecanicamente às escovas.
Quando se busca alta velocidade, o contato entre as escovas e o comutador se comporta de forma errática, reduzindo a velocidade. Outro motivo para a menor velocidade é o uso de um núcleo de ferro laminado no centro, que, devido à sua grande inércia, resulta em velocidades baixas.
Por outro lado, os motores BLDC não possuem comutadores mecânicos, portanto, teoricamente, não há resistência presente em comparação com seus equivalentes. Isso confere aos motores BLDC uma vantagem em termos de altas velocidades e precisão funcional. Assim, as velocidades são maiores nos motores BLDC em comparação com os motores com escovas, porém com um custo mais elevado.
Ruído elétrico e acústico
Devido à presença de escovas mecânicas e comutadores, os motores com escovas produzem mais ruído elétrico do que os motores BLDC. Embora o uso de um capacitor possa reduzir o ruído, ele não pode ser eliminado completamente. Por outro lado, os motores BLDC não possuem esses componentes, o que os torna muito silenciosos para uso em aplicações sensíveis ao ruído.
Manutenção
Até agora, você aprendeu bastante sobre escovas e comutadores. Ambos são componentes mecânicos que sofrem atrito constante um contra o outro. Isso causa desgaste contínuo tanto nas escovas quanto no comutador, o que exige substituições frequentes. Consequentemente, o custo de manutenção é alto e necessário de forma intermitente.
Por outro lado, os motores BLDC não possuem nenhum componente desse tipo, o que os torna um tipo de motor que não requer manutenção.
Ondulação de torque
É um fenômeno mecânico que recebe esse nome devido às vibrações mecânicas em motores. Devido ao maior número de componentes mecânicos em motores com escovas, a ondulação de torque é maior, consequentemente, as vibrações são mais frequentes em altas velocidades em motores CC com escovas em comparação com motores BLDC.
Vida
O ciclo de vida dos motores BLDC é maior do que o dos motores com escovas devido ao seu projeto de construção, que apresenta menos componentes mecânicos. Devido ao grande desgaste mecânico, chega um momento em que os motores com escovas deixam de funcionar.
Custo
Por fim, o custo associado a um motor com escovas é muito menor do que o de um motor BLDC. Isso se deve à sua construção simples e ao projeto consolidado. Embora alguns componentes estejam ausentes nos motores BLDC devido à presença de eletrônica complexa, estes são mais caros do que os motores com escovas.
Fatores a considerar antes de selecionar um motor CC
Até agora, você tem uma compreensão completa dos dois tipos de motores CC, com e sem escovas. Para saber qual deles é o mais adequado para sua aplicação, você precisará avaliar os requisitos.
Se você precisa de um motor CC para aplicações simples, os motores com escovas são adequados. Esses motores são baratos e fáceis de encontrar. Dependendo do controle, da velocidade, do torque necessário e do custo, você pode optar por um motor com escovas. Lembre-se de que a vida útil desses motores é menor do que a dos motores BLDC.
Por outro lado, os motores BLDC são preferidos quando se necessita de alto desempenho e alta velocidade com maior controle sobre o funcionamento. Além disso, quando se pretende utilizar um motor CC em aplicações sensíveis ao ruído, um motor BLDC é a melhor opção. A vida útil dos motores BLDC é muito superior à dos motores com escovas, e o seu investimento terá uma duração muito maior.
Resumo
Embora a escolha dos motores dependa de vários fatores, e como você já aprendeu sobre as principais diferenças, ainda há espaço para o uso de motores com escovas, mesmo com a redução da disponibilidade e dos custos dos motores BLDC. É preciso considerar todos os fatores, tanto para motores com escovas quanto para motores BLDC, antes de escolher um deles para sua aplicação.
