Motores elétricos de propulsão: Parte II

Na edição passada vimos o conceito de máquinas elétricas, o que são motores e geradores e seu princípio de funcionamento. Neste artigo daremos sequência ao tema falando dos tipos de motores elétricos, e os critérios de seleção para sistemas de propulsão veicular

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Separados pela corrente

Você deve se lembrar que anteriormente foi dito que explicar o funcionamento de motores elétricos não é tarefa fácil. Um dos motivos para isto é que não existe apenas um, mas vários tipos de motores! Apesar de compartilharem os mesmos princípios físicos existem diversas tecnologias, que se diferenciam por: tipo de corrente utilizada, arranjo elétrico de estator e rotor, presença ou não de comutador, quantidade de fases, tipo de rotor, tipo de refrigeração, existência ou não de controle, tipo de controle e etc. A classificação mais utilizada é baseada no tipo de corrente aplicada, que divide o mundo dos motores elétricos em dois: corrente alternada e corrente contínua, conforme o diagrama da figura. Antes de prosseguir falemos brevemente sobre as correntes.

Corrente contínua (CC) é o tipo de corrente que possui polaridade definida, ou seja, um lado do circuito é o positivo e o outro o negativo – como em pilhas e baterias ou mesmo a saída de alimentação do carregador do seu celular. Neste caso há um sentido único de fluxo de energia, polarizando todos os componentes conectados. Já a corrente alternada (CA) é assim chamada por não possuir polaridade definida, alternando a posição do positivo e do negativo periodicamente. O sistema elétrico residencial é um exemplo de corrente alternada, e você já deve ter ouvido falar que ele opera a uma frequência de 60 Hz (Hertz). Isto significa que a polaridade do circuito muda 60 vezes por segundo – ou a cada 16,7 ms (milissegundos).

Uma vez que as correntes são diferentes, as máquinas elétricas que nelas operam também são diferentes, tanto na construção, no funcionamento, quanto nas ligações elétricas com os dispositivos de acionamento e controle. Um exemplo destas diferenças é o fato de a maioria dos motores elétricos CC necessitarem de um dispositivo chamado de comutador, que permite “alternar” o sentido da corrente elétrica do rotor mesmo estando ligado em CC, a fim de que o campo magnético girante exista e o motor funcione. Outro exemplo de diferença entre estes tipos de motores é o método de controle de torque e rotação. Em corrente contínua é possível controlar os motores variando a tensão e/ou a corrente aplicadas sobre eles, sendo estes controles muito fáceis de serem implementados. Já em corrente alternada o controle é um pouco mais complexo, uma vez que é possível variar também a frequência da corrente elétrica, ou mesmo fazer combinações de vetores de força magnética em cada bobina do motor, método conhecido como controle por campo orientado ou FOC (do inglês Field-Oriented Control).

Os desafios da propulsão elétrica

Sabendo das famílias e tipos de motores que existem, e agora olhando para o viés da propulsão elétrica automotiva, temos uma aplicação muito diferente da industrial, exigindo dos motores a capacidade de operar sob condições severas como: partidas e paradas frequentes, acelerações e desacelerações rápidas e constantes, alto torque em baixas rotações, alta potência em altas rotações, ampla faixa de rotação de trabalho, alta eficiência, pequeno volume e peso, além de alta confiabilidade e, se possível, controle simplificado.

Isto posto, muitos tipos de motores não atendem às demandas da eletromobilidade, restando os destacados no diagrama. Outro ponto a ser destacado é o fato de que, para cada aplicação e categoria veicular, os tipos de motores possíveis de serem utilizados também variam.

Agora que você já conhece os motores elétricos, suas classificações e as demandas de propulsão veicular, vamos analisar os prós e contras de cada tecnologia aplicada em sistemas de propulsão. Mas esse é um assunto para o próximo artigo.