Os motores elétricos representam 40% da aplicação de energia global no ano de 2019. Nossa vida moderna é movida por esses pequenos ou grandes propulsores que fazem as nossas máquinas funcionarem. Ar-condicionado? Máquina de lavar? Elevador? Ventiladores? Geladeira? Os motores estão por tudo.
Existem basicamente dois tipos deles: os motores de indução e os motores de ímãs permanentes. Nesse post vamos explicar como surgiram os motores, como eles foram pensados e aplicados, e então, como eles funcionam atualmente. Dispor de toda essa tecnologia que torna nossa vida mais confortável e prática é um prazer de se viver no Século XVI, mas também é importante entender como esses aparelhos tão comuns do dia a dia operam para cumprir sua tarefa de nos ajudar. Vamos falar de motores então?
A História dos motores elétricos
A história dos motores elétricos começa há mais de 400 anos, quando William Gilbert publicou sua obra sobre atração magnética em 1600. Depois disso, as coisas foram avançando aos poucos, uma descoberta de cada vez, com a contribuição de inúmeros cientistas, inventores, pesquisadores, excêntricos e demais figuras que queriam descobrir como essa coisa chamada eletricidade poderia ser aplicada no nosso cotidiano. Abaixo, listamos em ordem cronológica os principais eventos desses últimos 4 séculos que nos trouxeram até os motores elétricos modernos.
Primeiros passos: A eletrostática
– Baseada nos estudos de Gilbert, em 1663, o alemão Otto Guericke constrói a primeira máquina eletrostática. Algo como duas rodas atadas por uma correia que podiam ser giradas manualmente para produzir fagulhas elétricas. Nisso ele observou que havia uma correlação entre o movimento e as descargas de energia.
– Em 1774, Martin Planta aperfeiçoa o modelo de Guericke para obter maior eficiência.
– Em 1786, Luigi Galvani e sua equipe, que pesquisava eletricidade estática, encostou no nervo ciático de uma rã dissecada com uma espécie de bisturi. Induzida pela eletricidade estática presente na bandeja de metal onde estava repousando, a perna da rã contraiu-se, dando início aos estudos da bioeletricidade.
– A bioeletricidade revelou a Galvani que era possível conduzir eletricidade através dos músculos. Seus estudos deram origem ao Galvanismo. Entretanto, Galvani não queria sair da área da biologia, mas baseado nos princípios por ele descobertos, o colega Alessandro Volta acabou desenvolvendo a primeira bateria elétrica, colocando dois metais diferentes imersos em um líquido condutor com corrente elétrica, notando assim que a corrente passa a fluir de um para o outro.
Indução magnética
– Em 1820, Hans Christian Oersted percebeu que a agulha magnética de uma bússola sofre interferência quando colocada ao lado de uma corrente elétrica, indicando que a eletricidade gera um campo eletromagnético.
– Se baseando nessas descobertas, André-Marie Ampère desenvolve o primeiro eletroímã, peça que ia ser fundamental no desenvolvimento de invenções como o telefone, o alto-falante e o microfone. Isso tudo próximo à data em que Michael Faraday faz um importante avanço ao descobrir a indução elétrica, em 1831. Faraday descobre que é possível utilizar o campo magnético para impulsionar outras correntes e objetos.
– Em 1832, usando da indução elétrica, S. Dal Negro monta a primeira máquina de corrente alternada com movimento vaivém – uma espécie de pistão.
– Em 1833, W. Ritchie inventa o comutador, um dispositivo que altera a direção da corrente elétrica e, portanto, de sua indução.
– Em 1838, Moritz Hermann von Jacobi coloca pela primeira vez um motor elétrico em uma aplicação prática, no caso uma lancha. Porém, as baterias usadas eram muito caras e pesadas. Se percebeu que, para fazer o sonho do motor elétrico acontecer, era preciso investir em energia elétrica prática e de baixo custo.
A Era Siemens
– A partir de meados de 1850, começa a Era Siemens. O cientista alemão Werner Siemens cria em 1856 o gerador magnético com induzido duplo. Dois ímãs permanentes que impulsionam a rotação de rotor interno.
– Em 1866, Siemens tira os ímãs e permite que o motor se auto excite-se, criando uma corrente elétrica própria.
– Em 1879, a Siemens & Halske coloca para andar a primeira locomotiva elétrica, com 2kW de potência. O projeto, entretanto, custa muito caro e não é viável para a aplicação comercial.
– Em 1886, Siemens cria o gerador de corrente contínua auto-induzido, dando origem aos motores modernos.
Outros cientistas e pesquisadores fizeram grandes contribuições periféricas que foram tornando essa evolução possível. Porém, os principais eventos e nomes do motor elétrico estão listados acima. Hoje, nós possuímos dois tipos de motores elétricos populares: os de indução e os de ímãs permanentes.
Motor de indução
Segundo dados da Eletrobrás, o motor de indução é o mais comum do mercado. Isso deve-se ao fato de ele não precisar de um comutador, e por isso, acaba possuindo uma estrutura e funcionamento mais simples.
Rotor e estator
De forma bem leiga, sua composição pode ser explicada da seguinte maneira: existe uma bobina dentro de um cilindro maior, com um pequeno espaço de ar entre eles. A bobina é chamada tecnicamente de Rotor (que vai rodar) e o cilindro de Estator (que é estático), mas vamos manter como “bobina” e “cilindro” aqui no texto para facilitar a compreensão.
Esse cilindro maior normalmente possui anéis de fiação de cobre que conduzem uma corrente elétrica em torno do cilindro. Isso gera um fluxo eletromagnético que faz a bobina interna girar, já que ela tenta constantemente se alinhar ao campo magnético.
Motor de ímãs permanentes
Os motores de ímãs permanentes são mais eficientes em altas velocidades do que os motores de indução. Enquanto os de indução sempre vão girar em velocidades abaixo da velocidade da corrente (porque precisa haver uma diferença de tensão entre os dois para acontecer o giro), o de ímãs permanentes consegue alto desempenho e estabilidade em rotações mais velozes.
Esses motores funcionam com rolos magnéticos tanto nos estatores quanto nos rotores, ativados por uma corrente alternada. Isso faz com que os campos magnéticos empurrem-se um ao outro, mantendo uma aceleração estabilizada. Esses motores são mais caros e complexos, especialmente porque utilizam ímãs, matéria-prima retirada da natureza e que precisa ser minerada.
Hoje os motores presentes no nosso dia a dia são basicamente desses dois tipos. Ficou alguma dúvida sobre a trajetória ou o funcionamento dos motores elétricos? Deixe sua dúvida nos comentários!
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