• Explicar o princípio de funcionamento de um motor CC
• Descrever o papel da força contra-eletromotriz (FCEM)
• Calcular torque em função do fluxo e da corrente de armadura
• Identificar as partes construtivas de um motor CC
• Distinguir motores série, paralelo e compound
• Inverter o sentido de rotação e controlar a velocidade

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• Executar inspeção e diagnóstico de panes

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• Motor de partida (*starter*)
• Acionamento de flaps e cowl flaps
• Trem de pouso (recolhimento/liberação)
• Piloto automático
• Bombas de combustível e hidráulicas

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• Motor CC
• Gerador CC
• Energia elétrica → Energia mecânica
• Energia mecânica → Energia elétrica
• Corrente aplicada → Rotação
• Rotação aplicada → Tensão gerada

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• Torque produzido
• Corrente induzida

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• Não é de atração nem de repulsão
• Forma ângulo reto com o fio
• Forma ângulo reto com o campo magnético

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• Mesmo sentido → atraem-se
• Sentidos opostos → repelem-se

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• $\tau$ = torque (N·m)
• $k$ = constante construtiva do motor
• $\phi$ = fluxo magnético (Wb)
• $I_a$ = corrente de armadura (A)

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• Força do campo magnético — intensidade do fluxo ($\phi$)
• Número de espiras na bobina — mais espiras → mais torque
• Posição da bobina no campo — torque máximo quando a bobina está perpendicular às linhas de campo; torque nulo quando paralela

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• Dedo indicador → direção do campo magnético (N → S)
• Dedo médio → direção da corrente (convencional: + → −)
• Polegar → direção do movimento do condutor

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• Campo (N→S)
• Campo (N→S)
• Corrente induzida

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• PROBLEMA: Uma bobina simples inverte o torque a cada meia-volta.
• SOLUÇÃO — O COMUTADOR (COLETOR) (IAC 9-57 / FAA 12-141):
• > "A parte do motor que transfere a corrente de um fio para o outro é denominada coletor (comutador)."
• Função: Inverte a corrente na bobina exatamente quando a bobina se torna paralela às linhas de força.
• ➡ Mantém o torque sempre no mesmo sentido, permitindo rotação contínua.

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• Torque contínuo (nunca há torque nulo)
• Menos pulsação de torque
• Partida mais suave
• Melhor rendimento

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• Conjunto do rotor (armadura)
• Conjunto do campo (estator)
• Conjunto das escovas
• Extremidades da carcaça (tampos)

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• Núcleo: ferro doce laminado — reduz correntes parasitas (*eddy currents*)
• Bobinas (enrolamentos): fio de cobre esmaltado
• Comutador (coletor): segmentos de cobre isolados entre si e do eixo

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• Carcaça (frame): estrutura externa de aço
• Peças polares: núcleos de ferro doce que concentram o fluxo
• Bobinas de campo: enrolamentos de fio de cobre
• Motores pequenos: 2 polos (1 par N-S)
• Motores maiores: 4 a 8 polos
• Os polos são alternados (N-S-N-S…)

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• Bloco de escova
• Carvão grafítico — condutor, autolubrificante, baixo atrito
• Suporte que mantém a escova alinhada
• Pressão constante para contato firme (sem faiscar)
• Flextubo (pig-tail)
• Condutor flexível que liga a escova ao circuito externo

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• Contém o rolamento do eixo
• Flange de fixação à unidade acionada
• Proteção contra contaminantes
• Contém o rolamento do eixo
• Alojamento das escovas (acesso para inspeção)
• Abertura para ventilação/refrigeração

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• Sentido contrário à tensão aplicada
• Também chamada de *back EMF* ou *counter EMF*
• Aumenta com a velocidade do rotor
• Limita a corrente de armadura

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• RELAÇÃO FCEM × CORRENTE (IAC 9-61 / FAA 12-145):
• $$I_a = \frac{V_{aplicada} - V_{FCEM}}{R_a}$$
• Exemplo didático (IAC 9-61): Motor 28 V, resistência de armadura 0,1 Ω:
• Partida (FCEM = 0): $I_a = \frac{28 - 0}{0,1} = 280\ \text{A}$ (surto inicial alto!)
• Operação normal (FCEM ≈ 27,6 V): $I_a = \frac{28 - 27,6}{0,1} = 4\ \text{A}$

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• ➡ A FCEM ≈ 27,6 V reduz a corrente para ~4 A na operação normal (IAC 9-61) — a FCEM se opõe a quase toda a tensão aplicada.
• > "Quanto mais rápido o rotor girar, maior será a força contra-eletromotriz." (IAC 9-61)

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• Corrente de partida elevada — fusíveis e relés devem suportar o surto
• Proteção contra sobrecarga — a FCEM regula automaticamente a corrente
• Motor travado = corrente máxima — risco de queima dos enrolamentos
• Velocidade sem carga é a máxima — FCEM quase igual à tensão aplicada

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• Núcleo laminado (chapas finas isoladas entre si)
• Liga de ferro-silício (baixa histerese)

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• Operação por curtos períodos
• Deve esfriar entre operações
• Exemplo: motor de partida (starter) — opera segundos, longa pausa
• Operação por longos períodos à potência nominal
• Exemplo: bombas de combustível, ventiladores de cabine

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• Motor CC aeronáutico: η ≈ 70-85%
• Perdas principais: cobre (I²R) ≈ 10-15%, ferro ≈ 5-10%
• Escovas desgastadas (aumento da resistência de contato)
• Rolamentos com folga (atrito mecânico)
• Comutador sujo ou oxidado

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• ✅ Motor CC: elétrica → mecânica (reversível com gerador)
• ✅ Força sobre condutor em campo magnético (regra da mão direita)
• ✅ Torque: τ = k · φ · Ia
• ✅ Comutador: inverte a corrente para manter torque unidirecional
• ✅ Partes: rotor, campo, escovas, tampos
• ✅ FCEM: limita corrente, aumenta com a velocidade

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• ✅ Perdas: cobre (I²R), histerese, eddy — núcleo laminado

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• a) I_a = (V - V_FCEM)/R_a = (28 - 0)/0,1 = 280 A — surto inicial alto (IAC 9-61)
• b) I_a = (28 - 27,6)/0,1 = 0,4/0,1 = 4 A — consumo normal do motor (IAC 9-61)
• a) τ = k · φ · I_a = 0,5 × 0,4 × 4 = 0,8 N·m
• b) τ = 0,5 × 0,4 × 8 = 1,6 N·m — o torque dobra (proporcional direto à corrente de armadura)

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• Curva A: queda acentuada de velocidade com o aumento da carga
• Curva B: velocidade praticamente constante
• Curva C: queda intermediária entre A e B
• Curva D: velocidade aumenta com a carga
• A = série (velocidade muito dependente da carga — dispara sem carga)
• B = paralelo (shunt) (velocidade quase constante)

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• C = misto cumulativo (compromisso entre A e B)
• D = misto diferencial (instável — velocidade sobe com a carga; raramente usado)

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• EXERCÍCIO 4 — Motor série sem carga (IAC 9-60): Por que um motor CC série não deve operar sem carga mecânica acoplada?
• Resposta: Sem carga, a corrente de armadura cai bastante.
• Como o campo do motor série é alimentado pela mesma corrente,
• o fluxo φ também cai → a FCEM cai → o motor acelera para reequilibrar.
• A velocidade pode atingir valores excessivos (*disparo*), com risco de desintegração por força centrífuga.
• Por isso o motor série nunca deve operar sem carga (IAC 9-60).

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• EXERCÍCIO 5 — Compound cumulativo × diferencial (IAC 9-61): Por que o motor compound cumulativo é preferido ao diferencial em aplicações aeronáuticas?
• Resposta: No cumulativo, a bobina série soma fluxo ao da bobina shunt: torque de partida elevado com velocidade estável.
• No diferencial, a bobina série subtrai fluxo:
• com o aumento da carga, a corrente aumenta, mas o fluxo total diminui — a velocidade torna-se instável.
• Por isso o motor diferencial é raramente usado em aeronaves (IAC 9-61).

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• Motor série — alto torque de partida
• Motor paralelo (shunt) — velocidade constante
• Motor compound — o melhor dos dois mundos
• Inversão de rotação e controle de velocidade
• Manutenção e diagnóstico de panes

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• [Bobina de campo] ← poucas espiras, fio grosso
• [Escova / Comutador / Rotor]

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• No motor série: φ ∝ Ia (o fluxo é produzido pela corrente do campo)
• Portanto: τ ∝ Ia²
• Motor de partida (*starter*)
• Acionamento de trem de pouso
• Flaps e cowl flaps

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• │ Sem carga (perigoso! — velocidade excessiva)
• │ ● (carga nominal)

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• [Bobina de campo] ← muitas espiras, fio fino
• │ [Escova / Comutador / Rotor]│ │

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• Velocidade estável
• Boa regulação sob carga variável
• Operação segura mesmo sem carga (não dispara)
• Torque de partida menor que o motor série

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• [Bobina shunt (paralelo)] [Bobina série]
• │ [Escova / Rotor] │

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• Bobina série soma fluxo ao da bobina shunt
• Torque de partida maior que shunt
• Velocidade mais estável que série
• ➡ Mais utilizado na prática
• Bobina série subtrai fluxo ao da bobina shunt
• Torque de partida reduzido

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• ➡ Raramente usado (instabilidade potencial)

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• Paralelo (Shunt)
• Torque de partida
• Muito alto
• Velocidade sem carga
• Dispara (perigoso)
• Regulação de velocidade

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• Corrente de campo
• = Corrente do rotor
• Aplicação típica
• Cargas mistas

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• O que inverte
• DPDT switch
• Corrente no campo
• Interruptor DPDT (Double Pole Double Throw)
• Motor reversível
• Campo dividido

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• Dois enrolamentos de campo opostos no mesmo polo

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• Simples e robusto
• Um único interruptor
• Mantém a corrente no rotor inalterada

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• Enrolamento A: gira para a direita
• Enrolamento B: gira para a esquerda
• Apenas um enrolamento é energizado por vez

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• + [Reostato] [Campo shunt] -
• Reduz corrente de campo
• → Reduz fluxo φ

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• 1. Reostato em série com campo
• Aumenta resistência total
• Reduz corrente → reduz velocidade
• 2. Reostato em paralelo com campo
• Desvia corrente do campo
• Reduz fluxo → aumenta velocidade

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• 3. Reostato em paralelo com o rotor
• Desvia corrente do rotor — com resistência máxima, menos desvio
• Mais corrente no rotor → maior velocidade (IAC 9-64)

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• Bateria com taps — múltiplas tensões (12 V, 24 V, 28 V)
• Chopper / PWM — controle eletrônico por largura de pulso
• Gerador dedicado — tensão ajustável
• Alta eficiência (sem perda em reostato)
• Controle preciso
• Usado em atuadores modernos aeronáuticos

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• O que verificar
• Unidade acionada
• Se está livre, sem travamento
• Circuito externo
• Limpeza geral
• Motor limpo, parafusos apertados

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• Fiação exposta
• Sinais de superaquecimento
• Conforme manual do fabricante
• Caixa de engrenagens
• Ajuste e lubrificação

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• Comprimento: Mínimo especificado pelo fabricante (tipicamente > 50% do original)
• Contato: Face da escova deve estar assentada no comutador (curvatura correspondente)
• Mola: Pressão adequada — nem fraca (faísca) nem forte (desgaste prematuro)
• Folga no porta-escova: Deve deslizar livremente, sem emperrar
• Pig-tail (flextubo): Conexão firme, sem fraturas

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• Causa provável
• Ação corretiva
• Superfície polida
• Apenas limpeza
• Escova desgastada ou mola fraca
• Retificar comutador, trocar escovas

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• Queimado / pitting
• Faísca excessiva
• Verificar escovas, circuito
• Mica alta
• Desgaste irregular do cobre
• Subcortar mica (undercut)

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• Sujeira / óleo
• Contaminação externa
• Limpar com solvente apropriado
• Oxidação (verde)

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• Ruído: rangido, estalido, chiado durante a rotação
• Folga axial/radial: movimento excessivo do eixo
• Superaquecimento: carcaça quente próximo ao mancal
• Vazamento de graxa: selo danificado
• Girar o rotor manualmente — sentir se há "pontos duros"
• Verificar folga com relógio comparador (se disponível)

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• Lubrificar conforme especificação (tipo e quantidade de graxa)
• NÃO superlubrificar — excesso causa aquecimento e vazamento

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• ├→ 1. Verificar FUSÍVEL (queimado? → curto ou massa acidental)
• ├→ 2. Verificar BATERIA (tensão baixa? → relé trepida)
• ├→ 3. Verificar RELÉ/CONTATOR (aciona? contatos limpos?)
• ├→ 4. Verificar FIAÇÃO (conectores, terminais, rupturas)
• ├→ 5. Verificar UNIDADE ACIONADA (travada? lubrificada?)
• └→ 6. Se tudo OK → motor com defeito interno (substituir)

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• Causa provável
• Motor não parte
• Fusível queimado
• Motor não parte
• Relé com contato queimado
• Limpar ou substituir

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• Motor gira lento
• FCEM baixa (tensão baixa da bateria)
• Recarregar bateria
• Motor esquenta
• Rolamento travando ou sobrecarga
• Lubrificar ou reduzir carga

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• Faísca excessiva
• Escova desgastada ou mola fraca
• Trocar escovas
• Eixo empenado ou massa desbalanceada
• Balancear ou substituir
• Ruído anormal

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• Rolamento danificado
• Substituir rolamento
• Motor não para
• Relé soldado ou contato preso
• Substituir relé

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• NÃO apenas substituir o fusível — investigar a causa!
• Medir resistência entre o terminal do motor e a carcaça (massa)
• Se leitura baixa (< 1 Ω) → curto no motor (enrolamento queimado)
• Se leitura infinita → curto no chicote externo

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• A partida do motor exige alta corrente
• Se a bateria está fraca, a tensão cai abaixo da tensão de retenção do relé
• O relé abre → a corrente cai → a tensão sobe → o relé fecha → ciclo se repete
• Medir tensão da bateria em repouso (> 24 V para sistema 28 V)
• Medir tensão com o motor acionando (não deve cair abaixo de 18 V)
• Verificar conexões dos cabos da bateria

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• Enrolamento queimado (cheiro de queimado, resistência fora do especificado)
• Comutador danificado (ranhuras profundas, segmentos soltos)
• Eixo empenado ou quebrado
• Rolamento fundido no eixo
• Carcaça trincada
• Escovas (troca)

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• Rolamentos (substituição)
• Comutador (retífica, se viável)

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• Tipo de motor
• Atuador de trem de pouso
• Série ou compound
• Série reversível
• Bomba de combustível
• Shunt ou compound

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• Ventilador de cabine
• Piloto automático (servo)
• Limpador de para-brisa
• Série reversível
• Aquecedor de cabine (blower)

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• Motor CC = máquina que transforma energia elétrica em mecânica
• FCEM regula a corrente de armadura e limita a velocidade
• Torque: τ = k · φ · Ia
• Construção: rotor laminado, campo, escovas de grafite, comutador
• Série: alto torque de partida, velocidade variável com a carga
• Shunt: velocidade constante, torque moderado

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• Compound: compromisso entre torque e regulação
• Inversão: inverta o campo OU a armadura (DPDT ou split field)
• Controle: reostato no campo (shunt) ou reostato série/paralelo (série)
• Manutenção: escovas, comutador, rolamentos, circuito externo
• Diagnóstico: fusível queimado → curto; relé trepida → bateria fraca

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