Aula 01 - História dos motores elétricos

Tudo começa com o grego Tales de Mileto que, em 41 a.C. ao esfregar um pedaço de resina fóssil em um pano, a resina parecia atrair pequenos corpos, como fios de cabelo. Depois de muito tempo, cerca de quinze séculos, Mileto foi completado pelo físico e inglês da corte, William Gilbert, em 1600, descobriu que além da resina experimentada por Tales, muitos outros materiais poderiam atrair se fossem friccionados.

Figura 01 - Otto Von Guericke e seu gerador eletrostático

A partir desse marco muitos inventos surgiram. Foi em 1663, o alemão Otto Von Guericke construiu a primeira máquina eletrostática, que transformava energia mecânica em energia elétrica. No final do século XVIII, foi verificado também que, por meio do princípio eletrostático, poderia ser possível também gerar energia mecânica. Antes dessa comprovação, o americano Benjamin Franklin, em 1752, com o experimento da pipa percebeu que a eletricidade podia ser captada e conduzida por fios.

Somente após o final do século XVIII, com o dinamarquês Hans Christian Oersted e o francês André Marie Ampère que foi dado realmente o primeiro e grande passo ao surgimento do motor elétrico. Oersted observou a agulha magnética de uma bússola desviar da posição original perto de um condutor de energia elétrica e voltar à posição inicial ao ser afastado dele, assim foi provado a influencia da eletricidade no magnetismo. Ampère, em 1821, um ano depois da conclusão de Oersted, complementou o experimento, criando a “lei da mão direita” que tomou como base a orientação de uma agulha imantada no sentido da corrente.

Figura 02 - William Sturgeon mostra
um experimento com eletroíma

Os cientistas ingleses William Sturgeon e Michael Faraday, inspirados pelas descobertas de Oersted e Ampère foram os responsáveis pelos últimos passos rumo à construção do motor elétrico onde Sturgeon inventou, em 1825, o eletroímã, fundamental na construção de máquinas elétricas gigantes e Faraday descobriu enfim a indução eletromagnética, provando que Tales de Mileto há quase dois mil anos atrás estava certo.

Entre 1831 quando Faraday comprovou o eletromagnetismo e 1886 quando o cientista alemão Werner Von Siemens criou o primeiro motor elétrico, esse intervalo de 35 anos para que o primeiro motor elétrico da história surgisse não atrapalhou que durante esse período, outras máquinas com o mesmo princípio fossem inventadas, pra começar Faraday criou um gerador, o inglês W. Ritchie inventou o comutador, peça que seria importante na composição do motor elétrico e o mecânico francês H. Pixii colocou o invento em prática. Pixii construiu um gerador composto de um imã em ferradura que girava na frente de duas bobinas presas com um núcleo de ferro, no final dessa mesma década, o alemão, Moritz Hermann Von Jacobi, instalou um motor movido a pilhas galvânicas dentro de uma lancha e transportou 14 pessoas durante algumas horas foi ai que se mostrou, pela primeira vez, que a energia elétrica podia ser utilizada a favor do trabalho mecânico, porem o custo fez com que o invento se tornasse um item de luxo. Werner Von Siemens, em 1866, já tenha criado um gerador de tensão elétrico baseado no princípio de indução eletromagnética, construiu um dínamo, ou seja, uma máquina eletrodinâmica que converte força mecânica em corrente elétrica e provou que a tensão necessária para o magnetismo podia ser extraída do próprio enrolamento do rotor, assim, a máquina podia gerar sua própria energia e não ficar dependente dos imãs então a invenção barateou o gerador, que também funcionava como motor quando alimentado por energia elétrica. Com preço menor, estavam criadas as condições para uma maior propagação do invento.

Novas evoluções foram surgindo, em 1879, Siemens em conjunto com Johann George Halske, apresentou uma nova invenção: uma locomotiva movida por um motor elétrico de dois quilowatts. O motor, apesar de mais barato que no início, continuava com o custo muito elevado para ser produzido em escala industrial, além de apresentar problemas técnicos.

Figura 03 - Galileu Ferraris

O italiano Galileu Ferraris, o iugoslavo Nicolau Tesla e alemão Friedrich Haselwander passaram a estudar a maquina e tentar tornar mais viável, então suas descobertas pareciam solucionar os problemas em um primeiro momento, mas logo se mostram inútil.

Em 1890, o cientista russo enraizado na Alemanha, Michael Von, que antes, desenvolveu um motor trifásico de corrente alternada com potência contínua de 80 watts e rendimento de aproximadamente 80%. O equipamento mostrou-se ideal para os planos da indústria, por apresentar alto rendimento, ótima partida, relativo silêncio durante o funcionamento e baixa complexidade o que facilitava a manutenção, tornando-o mais seguro para a operação.

Em 1891, o construtor russo já tinha conseguido produzir o novo equipamento em série. Simultaneamente, começaram a aparecer as primeiras indústrias de motores que logo se tornaram muitas. Os equipamentos se padronizaram e aos poucos diminuíram de tamanho e peso os motores de hoje, cujo peso representa somente 8% das máquinas com a mesma potência fabricadas no início do século XIX.

Para que desenvolvimentos e inovações ocorressem, foram necessários diversos motivos. O primeiro deles pode ser creditado na conta dos estudiosos da área, que ao analisar mais detalhadamente os aspectos técnicos do motor elétrico, consolidaram a teoria necessária para que construtores pudessem a partir delas realizar melhorias. O segundo fator deve-se à competição. Em busca de maiores fatias do mercado, indústrias de motores buscavam destaque, lançando equipamentos diferentes da concorrência, assim eram colocados à disposição dos consumidores motores com potência igual,mas cada vez menor. A terceira razão foi o uso de matérias-primas mais nobres e apropriadas na estrutura dos motores. A quarta talvez mais importante foi o uso em grande escala dos motores pela população mundial que impulsionou os fabricantes a desenvolverem mais e melhores produtos.

Figura 04 - Tipos de motores.

Hoje o motor elétrico é a máquina mais simples para se obter energia mecânica através da transformação de energia elétrica. Sendo que o motor de indução é o mais usado entre todos os tipos de motores, pois concilia robustez, grande versatilidade de aplicação, baixo custo, melhores rendimentos e não é poluente, aliados ao fato de se utilizar energia elétrica como fonte de alimentação (energia de fácil disponibilidade e baixo custo). Os tipos mais comuns de motores elétricos são mostrados na figura ao lado.

Motores de corrente contínua: São motores que precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada em contínua. Sua velocidade pode ser ajustada de acordo com a tensão aplicada. Tem sua utilização principal nas aplicações que requeiram elevado conjugado de partida (como tração elétrica) e controle de velocidade sobre grandes faixas, principalmente em potências elevadas. Devido a necessidade de uma fonte de corrente contínua, e forma construtiva tem o seu custo elevado.

Motor universal: é um tipo de motor de funciona tanto em corrente contínua quanto em corrente alternada. O motor universal é um motor CC com excitação série, ou seja, um motor CC cujos enrolamentos de campo e de armadura estão conectados em série, podendo, portanto ser alimentado por uma única fonte, que pode ser contínua ou alternada monofásica.

Motores de corrente alternada: São motores que sua alimentação é feita através de uma fonte de corrente alternada. Podem ser classificados em assíncronos (indução) e síncronos. As máquinas síncronas possuem velocidade fixa e têm sua aplicação bastante limitada, devido ao alto custo. Já os motores de indução são utilizados na grande maioria das aplicações que necessitam de motores elétricos.

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/09/2019