Motor e Dinamo

Sem muito esforço de raciocínio, um galvanômetro é, em essência, um motor elétrico, apenas que seu eixo, pela disposição eletro-magnética-mecânica da coisa, não pode completar o giro, executando apenas um movimento em forma de arco. Um motor de CC comum, funciona exatamente dentro dos princípios e arranjos básicos usados no galvanômetro, porém, dotado de uma estrutura mecânica inteligentemente inventada, pode completar seus giros, imprimindo tal movimento ao seu eixo.

O motor CC comum, podem ser obtidos em vários tamanhos, torques (Força que um motor é capaz de exercer, no seu giro) e regimes de rotação, em RPM (rotação por Minuto). Também são várias as tensões nominais de trabalho, tipicamente indo de apenas 1,5 volts até 48 volts, adequando-se, portanto, a cada aplicação e tipo de alimentação disponível ou necessário.

A estrutura do motor CC é igualzinho ao que ocorre no galvanômetro, uma bobina encontrada mergulhada dentro de intensas linhas de força de um campo magnético gerado por um imã permanente em forma de “U” ou círculo interrompido. A diferença mecânica básica é que no motor a bobina tem seu giro todo livre. Um inteligente sistema de comutadores e escovas permite alimentar a bobina de corrente elétrica ao longo de todo o seu giro, causado pela interação do campo magnético eletricamente gerado na dita bobina, com o campo fixo gerado pelo imã permanente.

Num motor de CC a bobina ou enrolamento encontra-se rigidamente fixadas ao eixo de modo que, através de uma extremidade livre do dito eixo podemos recolher o movimento e usá-lo para nossos propósitos. Não se sabe ao certo quem, pela primeira vez, imaginou e fez funcionar um sistema de comutadores e escovas para a alimentação de um eletroímã rotativo, entretanto, seja quem for, pode ser considerado um dos gênios da humanidade, uma vez que sem o motor elétrico, hoje ainda viveríamos na Idade Média da tecnologia, da industrialização e de outros conceitos que determinam a evolução e a modernidade das nossas vidas.

Como vimos nos altos-falantes e microfones magnéticos são equivalentes vice-versa, nas suas ações de conversões de energia mecânica em elétrica ou elétrica em mecânica. Os motores de corrente contínua também podem funcionar ao contrário. Aplicando energia elétrica aos seus terminais, obtemos movimento. Entretanto, se aplicarmos movimento, girando seu eixo via aplicação de qualquer forma de energia, cólica, hidráulica, ou mesmo humana, obteremos, nos terminais do seu enrolamento, corrente elétrica.

O motor ao contrário é chamado de dínamo ou gerador. Nele, o rolamento ao girar dentro do campo magnético fornecido pelo imã permanente, gera uma corrente que pode ser recolhida através dos terminais da bobina e usada para nossos propósitos energéticos. É assim, por exemplo que funcionam os pequenos dínamos acoplados à roda de bicicleta: o eixo do gerador é acionado pelo atrito direto com o pneu, com o que o dispositivo gera energia elétrica suficiente para o acendimento do farol e lanterna traseira.

Dá, agora, para descobrir outra importante analogia, entre um microfone magnético e um dínamo ou gerador? É só pensar um pouquinho... Isso mesmo! Ambos podem transformar energia mecânica em energia elétrica. Importante é sempre lembrar que NÃO SE PODE OBTER ENERGIA (sob nenhuma forma...) DO NADA. Em compensação, com relativa facilidade, podemos transformar um tipo de energia em outro e aí reside toda a maravilha da tecnologia, em todos os seus aspectos.

Por Gricer Jr

Técnico da Griço Eletrônica e Informática

Alto Falante

Também é um componente que utiliza os efeitos magnéticos da corrente, no seu funcionamento. O arranjo de um alto falante permite traduzir ou transformar energia elétrica pulsante (CC pulsante) em energia mecânica, ou seja, o som, gerado pelos movimentos das moléculas que formam o ar ambiente. A bobina é presa a um cone de material leve e flexível e instalada em torno de um imã permanente. Esse imã fornece um campo magnético constante e uniforme, dentro do qual a bobina está imersa. Quando a corrente magnética percorre a bobina, esta funciona como um pequeno eletroímã, gerando ao seu redor um pequeno campo magnético, proporcionando a corrente que a excita. A interação magnética entre o campo permanente do imã e a variável da bobina, faz com que essa se movimente para frente e para trás. Tal movimento é transmitido ao cone flexível, que é relativamente livre devido sua fixação via suspensão mecânica. O cone, por sua vez, transmite seu movimento ao ar que o circunda. As rápidas movimentações das moléculas que formam o ar ambiente geram pequenas compressões e descompressões que nada mais são do que o som, percebidos pelos nossos tímpanos.

Para que a energia seja transmitida com a máxima eficiência, do circuito para o alto-falante, é comum que se deva promover um casamento na impedância (grandeza que determina a resistência específica de um componente ou circuito a passagem da corrente alternada ou pulsátil). Nesse caso aplica-se o componente conhecido como transformador de saída, normalmente apresentando um primário (P) de impedância relativamente elevada, e um secundário de impedância baixa (idêntica à do alto-falante normalmente 4 ou 8 ohms), a impedância é medida em ohms.

MICROFONE MAGNÉTICO

Um microfone magnético, também chamado de dinâmico, nada mais é do que um alto-falante ao contrário, ou seja, um tradutor ou transformador de energia, capaz de pegar energia mecânica e entregar energia elétrica. A semelhança mecânica com o alto-falante é flagrante: uma membrana leve e flexível é presa a uma pequena bobina, que pode movimentar-se em torno de um núcleo formado por um imã permanente.

O GALVANÔMETRO

Graças a mencionada reversibilidade dos fenômenos eletro-magnéticos, muitos outros componentes ou funções podem ser obtidas, na prática. Dentre os que transformam eletricidade em movimento, temos o galvanômetro e o motor de C.C..

Aparência externa típica de um galvanômetro que é um medidor de corrente. Dependendo da escala ou capacidade de medição do componente, ele pode ser chamado de microamperímetro, miliamperímetro ou amperímetro, respectivamente usados para indicar proporcionalmente corrente na casa dos microampéres, miliampéres ou ampéres...

Galvanômetro são dispositivos polarizados ou seja: seus terminais positivos e negativos são específicos, e não podem ser ligados invertidos, sob pena de dano. Normalmente a polaridade dos terminais vem marcada, com nitidez, na traseira do galvanômetro. A estrutura de um galvanômetro, é uma pequena bobina móvel pivota em torno de um eixo, tracionada à uma posição de repouso por uma mola finíssima e muito delicada. Essa bobininha localiza-se no intervalo de um imã permanente em forma de “U” ou de um círculo interrompido, de modo que as linhas de força do campo magnético gerado por tal imã cortem as espiras da dita bobina... Um ponteiro, muito fino e leve, é preso a bobina, pivotando em torno do mesmo eixo que a suporta. Ao aplicarmos tensão aos terminais da bobina, esta é percorrida por uma corrente que gera, em torno dela um campo magnético, diretamente proporcional, em força, à intensidade da referida corrente. A interação entre o campo magnético fixo do imã e o momentaneamente gerado pela bobina, que, por sua vez, é proporcional a corrente que a percorre. Dessa maneira, pelo tamanho do deslocamento do ponteiro podemos medir, com precisão, a tal corrente. Uma simples escala graduada, colocada sob o ponteiro, permite ler analogicamente a intensidade da corrente. Quando cessa a passagem da corrente pela bobininha, a pequena mola reconduz o conjunto móvel a posição de repouso, que indica na escala, via ponteiro, o zero, ou seja, nenhuma corrente passada.

Por Gricer Jr

Técnico da Griço Eletrônica e Informática

Relê

O relê nada mais é do que um eletroímã industrialmente projetado para acionar magneticamente um contato ou chave. Isso quer dizer que os relês podem ser considerados como interruptores eletrônicos ou chaves eletricamente acionada. Assim como os interruptores comuns (mecânicos) também os relês podem ser dotados de mais de um contato, numa chave H-H comum, por exemplo, dois conjuntos de contatos elétricos são simultaneamente acionados por um único botão. Existem, então, no varejo especializado, relês com interruptores simples (1 polo x 1 posição), duplos (1 polo x 2 posições) ou múltiplos (2 polos x 2 posições ou mais polos x 2 posições).

 Um exemplo é o RU101XXX, fabricado no Brasil pela Schrack, dotado de um contato reversível e que pode ser encontrado com bobinas para várias tensões de uso corrente, capaz de manejar, através de seus contatos, apreciável corrente e potência. Outro exemplo é o MC2RXX, fabricado nacionalmente pela metaltex, também oferecido com bobinas para várias tensões usualmente empregada nos circuitos, e dotados de dois contatos reversíveis. Ambas as séries de relês aqui mencionadas abrangem muitos modelos ou códigos.

Ao escolhermos um relê para certa função, devemos levar em conta todos os parâmetros fornecidos pelos fabricantes, a partir de algumas posturas lógicas:

- Se temos uma alimentação disponível de 6 volts, devemos usar um relê com bobina para 6 volts e não para 9 ou 12...

- Se precisamos que o relê comute dois circuitos ou cargas independentes, temos que usar um modelo com pelo menos dois contatos (do tipo MC2RXX) e não com apenas 1 contato.

Se o relê terá que comutar uma carga consumindo corrente de, por exemplo, 8 ampéres, temos que usar um modelo cujos contatos possam trabalhar com tal corrente, nunca menos. No caso, um relê da série RU101XXX daria conta do recado.

- Se o quesito for consumo de energia for importante, devemos escolher um relê cuja a bobina apresenta resistência ôhmica capaz de, na tensão de trabalho previamente determinada, drenar a corrente mais modesta possível.

O TRANSFORMADOR

Assim como ocorre com os relês, também os transformadores são componentes fabricados e oferecidos em muitos modelos específicos, quanto as tensões e correntes que podem manejar, tipo da utilização, impedância e outros parâmetros. Por fora todos os transformadores são muito parecidos, uma vez que o princípio de sua construção não mudam, dois ou mais enrolamentos de fio de cobre esmaltado sobre um núcleo metálico formado geralmente não por um tarugo sólido, mais por um conjunto ou sanduíche de lâminas de ferro/silício. Esse conjunto de lâminas, ensanduichadas ou empilhadas, costuma apresentar formatos letras “E” e “I”, ou “F”. Aqui vale lembrar que o pulso magnético capaz de induzir ou transferir a energia, de um enrolamento para outro, apenas ocorre nos momentos em que a corrente é ligada ou desligada num transformador. Assim se estivermos lidando com alimentação em corrente contínua, temos que promover uma forma de ligar e desligar tal corrente, de modo que o transformador possa exercer suas funções. Existem, entretanto, um corrente elétrica que se liga e desliga sozinha, invertendo também sua polaridade constantemente, a corrente alternada da tomada faz isso. Trafo é o apelido carinhoso com que os técnicos da área chamam os transformadores. O primário do transformador (P) normalmente apresenta 3 fios (0-110 – 220V), o que possibilita sua ligação à rede de 110 ou 220V. O secundário (S) também apresenta três fios, centro ou central correspondente a “zero”, enquanto que os extremos correspondem a tensão nominal de saída do Trafo (no caso 12V). Notar que se a saída for recolhida entre o terminal central do secundário e qualquer dos seus fios extremos, obteremos 12V, porém se tomarmos a saída entre os dois fios extremos, teremos 24V (12 +12).

Alguns transformadores de força usam um método diferente para adequar o seu enrolamento primário (P) à ligação em rede de 110 ou 220V. No caso, temos dois primários (P1 e P2), cada um dimensionado para aceitar 110V. Para trabalhar em redes de 110V, esses dois primários são paralelos, emenda-se 1 com 3 e 2 com 4, ligando-se esses pontos a cada polo da corrente alternada. Para redes de 220V, os dois primários devem ser seriados, emenda-se 2 com 3 e ligam-se os terminais 1 e 4 à tomada ou a rede. O secundário, no caso, é de idêntica estrutura à mostrada anteriormente.

Alguns transformadores de força apresentam um secundário simples, sem o terminal central. No exemplo, o Trafo tem só dois fios no secundário, medindo-se entre eles 12 volts. Para algumas aplicações específicas, circuitos que eventualmente exijam várias tensões de alimentação diferentes, os transformadores de força também podem apresentar-se com mais de um enrolamento secundário (S). Por exemplo, o trafo tendo dois secundários, um deles oferecendo 3 volts e outro mostrando 25 volts. Os velhos transformadores com circuitos valvulados, costumam apresentar esse tipo de estrutura, uma vez que as válvulas precisavam de uma baixa tensão para seus filamentos aquecedores, usualmente 12 volts e outra tensão, muito mais alta, para suas polarizações de funcionamento, normalmente entre 200 e 450V.

Um exemplo muito específico de transformador de força, é o do chamado conversor 110-220, que, na verdade, tem estrutura de auto-transformador (os enrolamentos do primário e do secundário são feitos em sequencia, com um só fio). Alguns pontos importantes que devem ser conhecidos desde já, sobre os transformadores de força (alimentação):

-São sempre fabricados com primário para as tensões convencionais da rede 110 ou 220, porém com secundários para um grande número de tensões específicas (desde 3 volts até 50 volts ou mais). Um Trafo com secundário de 12V não pode ser usado diretamente na alimentação de um circuito que precisa de 6 volts, por exemplo, nem obviamente, num circuito que demanda 25V.

-Um parâmetro tão importante quando a tensão de saída no secundário, é a corrente que um transformador é capaz de oferecer. Podem ser encontrado s trafos com secundários em que qualquer tensão, com capacidade de corrente de 100mA (0,1ª) até dezenas de ampéres. A wattagem de um transformador de força é obtida pelo produto de sua tensão de secundário pela corrente que esse secundário é capaz de fornecer. Assim, um Trafo com saída de 12V x 2ª é chamado de Trafo Trafo de 24 watts (12 x 2), e assim por diante. Os parâmetros de tensão, corrente e wattagem no secundário de um Trafo são sempre determinados pelos requisitos da carga ou circuito que o dito Trafo deva alimentar.

- Se a tensão no secundário do Trafo for maior do que as necessidades do circuito alimentado, este poderá queimar-se.

- Se a tensão for menor, o circuito alimentado não funcionará corretamente.

- Se a corrente disponível no secundário do Trafo for maior do que a requerida pelo circuito alimentado, tudo bem. O circuito usará apenas a corrente que precisa, ficando uma sobra de corrente, que não causa problema.

- Se a corrente oferecida pelo secundário for menor do que a realmente dispendida pelo circuito a ser alimentado, este não funcionará correntamente.

Resumindo:

- SOBRA DE TENSÃO – Não pode.

- FALTA DE TENSÃO – Não pode.

- SOBRA DE CORRENTE – Pode.

- FALTA DE CORRENTE – Não pode.

Por Gricer Jr

Técnico da Griço Eletrônica e Informática