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| {{sem-fontes|data=agosto de 2010}}
| | #REDIRECIONAMENTO [[Motor elétrico]] |
| [[Ficheiro:3phase-rmf-320x240-180fc.gif|thumb|320px|[[Campo magnético]] que rota como soma de vectores magnéticos a partir de 3 bobinas da fase.]]
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| A estrutura de um atuador elétrico é simples comparada com a de [[atuador hidráulico|atuadores hidráulicos]] e [[atuador pneumático|pneumáticos]], que exige apenas a [[eletricidade]] como fonte de energia. Como utiliza cabos elétricos para transmitir energia e sinais, é versátil e praticamente não há restrições sobre a distância entre a fonte de alimentação e do atuador. São os atuadores mais comuns e utilizados em robótica móvel.{{Carece de fontes|data=janeiro de 2012}}
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| Os motores para uso em robótica são agrupados em 3 categorias:
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| * Motores de [[corrente alternada]] (AC): É um dispositivo destinado à conversão de energia elétrica em energia mecânica.
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| * Motores de [[corrente contínua]] (DC): São motores que utilizam uma fonte de tensão contínua
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| * [[Motor de passo|Motores de passo]]: é um tipo de motor elétrico que é usado quando algo tem que ser posicionado muito precisamente ou num ângulo exacto.
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| [[Ficheiro:Electric motors en.jpg|right|thumb|200px|Motores elétricos]]
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| O atuador elétrico '''Motor elétrico''' é uma máquina destinada a transformar [[energia elétrica]] em [[energia mecânica|mecânica]]. É o mais usado de todos os tipos de [[motor]]es, pois combina as vantagens da energia elétrica - baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando – com sua construção simples, custo reduzido, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores rendimentos.
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| A tarefa reversa, aquela de converter o movimento mecânico na energia elétrica, é realizada por um [[gerador]] ou por um [[dínamo]]. Em muitos casos os dois dispositivos diferem somente em sua aplicação e detalhes menores de construção. Os motores de tração usados em [[locomotiva]]s executam frequentemente ambas as tarefas se a locomotiva for equipada com os [[Frenagem regenerativa|freios dinâmicos]]. Normalmente também esta aplicação se dá a caminhões fora de estrada, chamados eletrodíesel.
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| == Funcionamento ==
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| A maioria de motores elétricos trabalha pela interação entre campos [[eletromagnetismo|eletromagnéticos]], mas existem motores baseados em outros fenômenos eletromecânicos, tais como forças eletrostáticas. O princípio fundamental em que os motores eletromagnéticos são baseados é que há uma [[Força|força mecânica]] em todo o fio quando está conduzindo [[corrente elétrica]] imersa em um [[campo magnético]]. A força é descrita pela lei da [[força de Lorentz]] e é perpendicular ao fio e ao campo magnético. Em um motor giratório, há um elemento girando, o [[rotor]]. O rotor gira porque os fios e o campo magnético são arranjados de modo que um torque seja desenvolvido sobre a linha central do rotor.
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| A maioria de motores magnéticos são giratórios, mas existem também os tipos lineares. Em um motor giratório, a parte giratória (geralmente no interior) é chamada de rotor, e a parte estacionária é chamada de [[estator]] . O motor é constituído de eletroímãs que são posicionados em ranhuras do material ferromagnético que constitui o corpo do rotor e enroladas e adequadamente dispostas em volta do material ferromagnético que constitui o estator...
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| == Tipos de motores ==
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| Os motores elétricos mais comuns são:
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| === Motores de corrente contínua ===
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| {{Ver artigo principal|[[Motor de corrente contínua]]}}
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| Precisam de uma fonte de corrente contínua, neste caso pode ser necessário utilizar um circuito [[Retificador|retificador]] para converter a [[corrente alternada]], corrente fornecida pela concessionária de energia elétrica, para [[corrente contínua]]. Podem funcionar com velocidades ajustáveis entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação, ou no caso da alimentação usada ser [[corrente contínua|contínua]], como no caso das pilhas em dispositivos eletrônicos.
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| === Motores de corrente alternada ===
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| {{Ver artigo principal|[[Motor de corrente alternada]]}}
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| São os mais utilizados, porque a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em [[corrente alternada]].
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| Seu princípio de funcionamento é baseado no ''campo girante'', que surge quando um sistema de [[corrente alternada|correntes alternadas]] trifásico é aplicada em [[Polo magnético|pólos]] defasados fisicamente de 120º. Dessa forma, como as [[corrente elétrica|correntes]] são defasadas 120º elétricos, em cada instante, um par de pólos possui o [[campo]] de maior intensidade, cuja associação vetorial possui o mesmo efeito de um campo girante que se desloca ao longo do perímetro do estator e que também varia no tempo.
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| Os principais tipos são os motores:
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| # [[Motor síncrono]]: funciona com velocidade constante; utiliza-se de um induzido que possui um campo constante pré-definido e, com isso, aumenta a resposta ao processo de arraste criado pelo campo girante. É geralmente utilizado quando se necessita de velocidades estáveis sob a ação de cargas variáveis. Também pode ser utilizado quando se requer grande potência, com torque constante.
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| # [[Motor de indução]]: funciona normalmente com velocidade estável, que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo. Devido a sua grande simplicidade, robustez e baixo custo, é o motor mais utilizado de todos, sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas encontradas na prática. Atualmente é possível controlarmos a velocidade dos motores de indução com o auxílio de [[Inversor de frequência|inversores de frequência]].
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| A classificação dos motores elétricos quando vista de uma forma um pouco mais detalhada é um tanto complexa e quase sempre leva a confusões mesmo de estudiosos do assunto:
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| * Motores CC (corrente contínua)
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| ** Ímã Permanente com ou sem escova (motor CC brushless)
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| ** Série
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| *** Universal
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| ** Shunt ou paralelo
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| ** Composto(Composição de shunt e paralelo)
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| * Motores CA (corrente alternada)
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| ** Assíncrono (de indução)
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| *** Polifásico
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| **** Rotor gaiola ou em curto-circuito
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| **** Rotor enrolado ou bobinado
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| *** Monofásico
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| **** Rotor gaiola ou em curto-circuito
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| ***** Fase dividida
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| ***** Capacitor de partida
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| ***** Capacitor permanente
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| ***** Polos Sombreados
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| ***** Dois capacitores
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| **** Rotor enrolado ou bobinado
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| ***** Repulsão
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| ***** Repulsão de partida
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| ** Síncrono
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| *** Polifásico
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| *** Monofásico
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| **** Ímã permanente
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| **** Histerese
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| **** Relutância
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| **** De passo
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| ***** Ímã Permanente
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| ***** Relutância variável
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| ***** Híbrido
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| Isto é uma pequena amostra da enorme quantidade de motores elétricos que existem. Um estudo profundo seria necessário para conhecer todos eles.
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| == História ==
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| O ano de [[1886]] pode ser considerado, como o ano de nascimento da máquina elétrica, pois foi nesta data que o cientista alemão [[Werner von Siemens]] inventou o primeiro [[gerador]] de corrente contínua auto-induzido. Entretanto esta máquina que revolucionou o mundo em poucos anos, foi o último estágio de estudos, pesquisas e invenções de muitos outros cientistas, durante quase três séculos.
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| Em 1600 o cientista [[Inglaterra|inglês]] [[William Gilbert]] publicou, em [[Londres]] a obra intitulada [[De Magnete]], descrevendo a força de atracção magnética. O fenómeno da [[electricidade estática]] já havia sido observado antes pelo grego [[Tales de Mileto|Tales]], em 641 a.C., ele verificou que ao friccionar uma peça de âmbar com um pano, esta adquiria a propriedade de atrair corpos leves, como pêlos, penas, cinzas, etc.
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| A primeira máquina electrostática foi construída em 1663 pelo alemão [[Otto von Guericke]] e aperfeiçoada em [[1775]] pelo [[Suíça|suíço]] [[Martin Planta]].
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| O físico [[Dinamarca|dinamarquês]] [[Hans Christian Oersted]], ao fazer experiências com correntes eléctricas, verificou em [[1820]] que a agulha magnética de uma bússola era desviada de sua posição norte-sul quando esta passava perto de um condutor no qual circulava corrente eléctrica. Esta observação permitiu a Oersted reconhecer a íntima ligação entre o magnetismo e a electricidade, dando assim, o primeiro passo para em direcção ao desenvolvimento do motor eléctrico.
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| O sapateiro inglês [[William Sturgeon]] – que paralelamente com sua profissão, estudava electricidade nas horas de folga – baseando-se na descoberta de Oersted constatou, em [[1825]], que um núcleo de ferro envolto por um fio condutor eléctrico transformava-se em um íman quando se aplicava uma corrente eléctrica, observando também que a força do íman cessava tão logo a corrente fosse interrompida. Estava inventado o [[eletroíman]], que seria de fundamental importância na construção de máquinas eléctricas girantes.
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| Em [[1832]], o cientista italiano [[S. Dal Negro]] construiu a primeira máquina de corrente alternada com movimento de vaivém. Já no ano de [[1833]], o inglês [[W. Ritchie]] inventou o [[comutador]] construindo um pequeno motor eléctrico onde o núcleo de ferro enrolado girava em torno de um íman permanente. Para dar uma volta completa, a polaridade do eletroíman era alternada a cada meia volta através do comutador. A inversão da polaridade também foi demonstrada pelo mecânico parisiense [[H. Pixii]] ao construir um gerador com um íman em forma de ferradura que girava diante de duas bobinas fixas com um núcleo de ferro. A corrente alternada era transformada em corrente contínua pulsante através de um comutador.
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| Grande sucesso obteve o motor eléctrico desenvolvido pelo arquitecto e professor de física [[Moritz Hermann von Jacobi]] – que, em [[1838]], aplicou-o a um bote. Alimentados por células de baterias, o bote transportou 14 passageiros e navegou a uma velocidade de 4,8 quilômetros por hora.
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| Somente em 1886 Siemens construiu um gerador sem a utilização de íman permanente, provando que a tensão necessária para o magnetismo poderia ser retirado do próprio enrolamento do rotor, isto é, que a máquina podia se auto-excitar. O primeiro dínamo de Werner Siemens possuía uma potência de aproximadamente 30 watts e uma rotação de 1200rpm. A máquina de Siemens não funcionava somente como um gerador de electricidade, mas também podia operar como um motor, desde que se aplicasse aos seus bornes uma corrente contínua.
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| Em [[1879]], a firma Siemens & Halske apresentou, na feira industrial de Berlim, a primeira locomotiva eléctrica, com uma potência de 2 kW.
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| A nova máquina de corrente contínua apresentava vantagens em relação à maquina a vapor, a roda d’água e à força animal. Entretanto, o alto custo de fabricação e a sua vulnerabilidade em serviço (por causa do comutador) marcaram-na de tal modo que muitos cientistas dirigira sua atenção para o desenvolvimento de um motor eléctrico mais barato, mais robusto e de menor custo de manutenção.
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| Entre os pesquisadores preocupados com esta ideia, destacam-se o jugoslavo [[Nikola Tesla]], o italiano [[Galileo Ferraris]] e o russo [[Michael von Dolivo-Dobrovolski]]. Os esforços não se restringiram somente ao aperfeiçoamento do motor de corrente contínua, mas também se cogitou de sistemas de corrente alternada, cujas vantagens já eram conhecidas em [[1881]].
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| Em [[1885]], o engenheiro electrotécnico Galileu Ferraris construiu um motor de corrente alternada de duas fases. Ferraris, apesar de ter inventado o motor de campo girante, concluiu erroneamente que os motores construídos segundo este princípio poderiam, no máximo, obter um rendimento de 50% em relação a potência consumida. E Tesla apresentou, em [[1887]], um pequeno protótipo de motor de indução bifásico com rotor em curto-circuito. Também esse motor apresentou rendimento insatisfatório, mas impressionou de tal modo a firma norte-americana [[Westinghouse]], que esta lhe pagou um milhão de dólares pelo privilégio da patente, além de se comprometer ao pagamento de um dólar para cada HP que viesse a produzir no futuro. O baixo rendimento desse motor inviabilizou economicamente sua produção e três anos mais tarde as pesquisas foram abandonadas.
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| Foi o engenheiro electrotécnico Dobrowolsky, da firma [[AEG]], de Berlim, entrou em [[1889]] com o pedido de patente de um motor trifásico com rotor de gaiola. O motor apresentado tinha uma potência de 80 watts, um rendimento aproximado de 80% em relação a potência consumida e um excelente [[conjugado de partida]]. As vantagens do motor de corrente alternada para o motor de corrente contínua eram marcantes: construção mais simples, silencioso, menos manutenção e alta segurança em operação. Dobrowolsky desenvolveu, em [[1891]], a primeira fabricação em série de motores assíncronos, nas potências de 0,4 a 7,5 kW.
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| == Ver também ==
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| * [[Magnetismo#Motores elétricos|Magnetismo]]
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| * [[Gerador Síncrono|Máquina síncrona]]
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| * [[Energia elétrica]]
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| [[Categoria:Motores elétricos]]
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| [[Categoria:Nikola Tesla]]
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