Um motor CA é um dispositivo que converte energia elétrica de corrente alternada (CA) em energia mecânica, e seu funcionamento se baseia em princípios eletromagnéticos fundamentais. Para entender como ele funciona, vamos analisar seus principais componentes e a sequência de eventos que possibilitam o movimento.

 

Primeiro, vamos identificar as partes principais. A maioria dos motores CA, especialmente o motor de indução comum, consiste em dois componentes principais: estator e o rotorO estator é a parte externa estacionária do motor, contendo um conjunto de eletroímãs (chamados enrolamentos do estator) dispostos em um padrão circular em torno do eixo central. Esses enrolamentos são conectados a uma fonte de alimentação CA. O rotor, por outro lado, é a parte interna rotativa, tipicamente um núcleo cilíndrico feito de chapas metálicas laminadas com barras condutoras (geralmente cobre ou alumínio) embutidas em sua superfície, formando uma estrutura de "gaiola de esquilo" em muitos motores de indução. Essas barras são ligadas em curto em ambas as extremidades por anéis, permitindo que a corrente elétrica flua através delas.

 

A magia de um motor CA começa com o campo magnético rotativo gerada pelo estator. Quando a corrente alternada flui pelos enrolamentos do estator, cada enrolamento se torna um eletroímã cuja polaridade se inverte conforme a corrente alterna (já que a corrente alternada muda de direção periodicamente). Crucialmente, os enrolamentos do estator são espaçados em ângulos específicos (geralmente 120 graus de distância em motores trifásicos) e conectados a fases da alimentação CA que estão dessincronizadas entre si. Essa diferença de fase faz com que o campo magnético produzido pelo estator gire suavemente em torno do eixo a uma velocidade conhecida como velocidade síncrona, que depende da frequência da alimentação CA e do número de polos nos enrolamentos do estator. Por exemplo, uma fonte de alimentação de 60 Hz com um estator de 4 polos gera uma velocidade síncrona de 1.800 rotações por minuto (RPM).

 

Próximo, indução eletromagnética entra em ação, fazendo o rotor girar. À medida que o campo magnético rotativo do estator atravessa as barras condutoras do rotor, ele induz uma corrente elétrica nas barras do rotor (graças à lei da indução de Faraday). Essa corrente induzida, por sua vez, cria seu próprio campo magnético ao redor do rotor (lei de Ampère). A interação entre o campo magnético rotativo do estator e o campo magnético do rotor gera um torque — uma força de torção — que faz com que o rotor siga o campo rotativo.

 

Em motores de indução, o rotor nunca atinge a velocidade síncrona do campo magnético do estator. Essa diferença, conhecida como escorregar, é necessário para manter a indução de corrente no rotor. Se o rotor correspondesse à velocidade síncrona, não haveria movimento relativo entre o rotor e o campo magnético, portanto, nenhuma corrente seria induzida e nenhum torque seria produzido. Em vez disso, o rotor gira a uma velocidade ligeiramente menor (tipicamente 2 a 5% menor que a velocidade síncrona em motores padrão), garantindo uma indução contínua de corrente e torque.

 

Em resumo, um motor CA opera por meio da ação coordenada de um campo magnético rotativo (gerado pelos enrolamentos CA do estator) e da indução eletromagnética (que induz corrente no rotor, criando um campo magnético que interage com o campo do estator para produzir torque). Esse processo elegante converte energia elétrica em movimento mecânico com eficiência, tornando os motores CA indispensáveis ​​em inúmeras aplicações, de eletrodomésticos a máquinas industriais.