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Regulador de Velocidade para Motores Universais (COL128)

Os motores universais costumam apresentar elevada rotação e isto pode ser. inconveniente em certos casos, por exemplo, para furadeiras elétricas. Neste artigo apresentamos um regulador de velocidade que, apesar da simplicidade, apresenta a característica de compensação do torque do motor, o que significa que mesmo em velocidades muito baixas a máquina fornece torque máximo.

O circuito que apresentamos é aplicado a motores do tipo universal, ou seja rotor bobinado (armadura) conectado em série com o enrolamento de campo.

Exemplos deles são: furadeiras elétricas, serra sabre, serra circular portátil, lixadeiras rotativas e orbitais, liquidificadores e outros.

Estes motores geralmente apresentam elevada rotação e este fato pode ser desaconselhável em certas condições.

Para sanar tal dificuldade apresentamos um circuito regulador de meia onda dotado de uma realimentação que proporciona compensação do torque do motor, uma vez que se for reduzida a tensão de alimentação do motor, através de transformador ou resistor, ele perderá torque.

O circuito baseia-se na utilização de um SCR conectado de tal maneira que seu ponto de disparo depende da força contra-eletromotriz da carga (motor), uma vez que esta última está conectada ao catodo do SCR e a tensão de disparo dele é relacionada ao potencial de catodo e este último depende das condições de carga do motor, que interferem, como já foi dito na força contra-eletromotriz e esta altera o potencial de catodo, sem interferir no potencial de anodo do SCR.

O circuito apresentado trabalha em meia onda uma vez que os circuitos de onda completa (com retificador em ponte) apresentam dificuldades para se efetuar a realimentação sem que seja feita a separação entre campo e armadura do motor.

O fato de trabalhar em meia onda impede que o regulador atinja a rotação máxima do motor em condições normais mas isto se torna possível mediante o uso de um interruptor simples (CH-1) conectado entre anodo e catodo do SCR, tornando o sistema sem regulagem mas fazendo com que o motor atinja velocidade máxima.

Para se evitar problemas de centelhamento e mesmo danos ao SCR quando se deseja trabalhar com cargas de potência elevada é conveniente a utilização de uma chave de um pólo reversível conectada de modo a desconectar do circuito o SCR.

Na figura 1 temos o diagrama do circuito para o caso de se utilizar rede elétrica de 110 V.

 

 Figura 1 – Circuito para a rede de110 V
Figura 1 – Circuito para a rede de110 V

 

Em caso de ser necessária a utilização de rede elétrica de 220 V é preciso que se altere:

O resistor R1 de 4,7 k Ω para 10 k Ω, diodo D1 para 1N4007 e o capacitor C1 para 4,7 nF x 250 V.

O potenciômetro P1 serve para se ajustar a velocidade mínima do motor, visto que cada tipo de carga pode apresentar características de realimentação diferentes e se comportar de modo instável, oscilando a velocidade mínima.

No presente artigo foi utilizado um potenciômetro convencional provido de eixo, mas ele pode ser substituído por um trimpot de mesmo valor.

O potenciômetro P2 ajusta a velocidade do motor utilizado como carga, desde um valor mínimo ajustado por P1 até um valor que corresponde a cerca de 50% do valor máximo de velocidade do motor, por ser um circuito de meia onda.

Uma vez fechado o interruptor CH-1, deixam de agir P1 e P2 e a velocidade do motor é a máxima possível (onda completa).

Na figura 2 pode ser visto o circuito para o caso de utilização em rede de 220 V.

 

Figura 2 – Circuito para a rede de 220 V
Figura 2 – Circuito para a rede de 220 V

 

Na figura 3 está representada a aplicação de uma chave reversível de um pólo.

 

Figura 3- Uso de chave reversível
Figura 3- Uso de chave reversível

 

Esta versão deve ser utilizada quando a potência da carga se aproximar demais da potência permitida pelo circuito.

Na figura 4 está representada a montagem do circuito, que devido à sua simplicidade dispensa a confecção da placa de circuito impresso e pode ser perfeitamente montado em ponte de terminais.

 

Figura 4 – Montagem usando ponte de terminais
Figura 4 – Montagem usando ponte de terminais

 

Quanto ao SCR, convém que seja isolado das partes metálicas com mica apropriada e seja utilizada pasta térmica na sua montagem, que deve ser feita utilizando-se um dissipador de calor adequado.

No protótipo, foram experimentadas cargas de até 1000 W (lixadeira rotativa e nada ocorreu de anormal, Somente não podem ser ligados ao aparelho motores do tipo corrente alternada (motor tipo gaiola, não bobinado) e lâmpadas que trabalham com reator (fluorescente, vapor de mercúrio, vapor metálico, etc.), sob a pena de danificar o SCR.

 

CONCLUSÃO

O circuito, apesar da simplicidade e do fato de ser apenas meia onda, apresenta soluções para os problemas de rotação excessiva das furadeiras portáteis convencionais, bem como melhora muito o desempenho das serras sabre e transforma as lixadeiras rotativas, de alta rotação, em excelentes máquinas para polimento da pintura de automóveis ou similares, onde a alta rotação característica dessas lixadeiras iria provocar a queima da camada de tinta.

 

R1 - 4,7 k Ω x 1/2 W – resistor (amarelo, violeta, vermelho)

C1 - 4,7 µF x 100 V - capacitor eletrolítico

C2 - 10 µF x 160 V - capacitor eletrolítico

D1 e D2 - 1_N4004 - diodo de silício

SCRI - SCR tipo 2N4444

P1 – 1 k Ω - potenciômetro lin ou trimpot

P2 - 1 k Ω - potenciômetro lin.

CH-l - chave unipolar, um pólo (ver texto)

Diversos: caixa, parafuso, knob, tomada fêmea, fios, pino macho, mica para o SCR, porcas, etc.

 

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