Motor homopolar - Homopolar motor
Um motor homopolar é um motor elétrico de corrente contínua com dois pólos magnéticos , cujos condutores sempre cortam linhas unidirecionais de fluxo magnético , girando um condutor em torno de um eixo fixo de modo que o condutor fique em ângulos retos com um campo magnético estático . Sendo a força resultante contínua em uma direção, o motor homopolar não precisa de comutador, mas ainda requer anéis coletores . O nome homopolar indica que a polaridade elétrica do condutor e os pólos do campo magnético não mudam (ou seja, não requer comutação).
História
O motor homopolar foi o primeiro motor elétrico a ser construído. Seu funcionamento foi demonstrado por Michael Faraday em 1821 no Royal Institution de Londres.
Em 1821, logo após o físico e químico dinamarquês Hans Christian Ørsted descobrir o fenômeno do eletromagnetismo , Humphry Davy e o cientista britânico William Hyde Wollaston tentaram, mas não conseguiram, projetar um motor elétrico . Faraday, tendo sido desafiado por Davy como uma piada, passou a construir dois dispositivos para produzir o que chamou de "rotação eletromagnética". Um deles, agora conhecido como motor homopolar , causava um movimento circular contínuo gerado pela força magnética circular em torno de um fio que se estendia até uma poça de mercúrio onde era colocado um ímã. O fio então giraria em torno do ímã se alimentado com corrente de uma bateria química. Esses experimentos e invenções formaram a base da tecnologia eletromagnética moderna. Em sua empolgação, Faraday publicou os resultados. Isso prejudicou sua relação de mentor com Davy, devido ao ciúme de seu mentor da realização de Faraday, e é a razão para a designação de Faraday para outras atividades, o que consequentemente impediu seu envolvimento na pesquisa eletromagnética por vários anos.
BG Lamme descreveu em 1913 uma máquina homopolar avaliada em 2.000 kW, 260 V, 7.700 A e 1.200 rpm com 16 anéis coletores operando a uma velocidade periférica de 67 m / s. Um gerador unipolar classificado como 1.125 kW, 7,5 V 150.000 A, 514 rpm construído em 1934 foi instalado em uma usina siderúrgica dos Estados Unidos para fins de soldagem de tubos.
Princípio da Operação
O motor homopolar é movido pela força de Lorentz . Um condutor com uma corrente fluindo através dele quando colocado em um campo magnético perpendicular à corrente sente uma força na direção perpendicular ao campo magnético e à corrente. Essa força fornece um torque em torno do eixo de rotação. Como o eixo de rotação é paralelo ao campo magnético e os campos magnéticos opostos não mudam de polaridade, nenhuma comutação é necessária para que o condutor continue girando. Essa simplicidade é mais facilmente alcançada com projetos de volta única, o que torna os motores homopolares inadequados para a maioria das aplicações práticas.
Como a maioria das máquinas eletromecânicas, um motor homopolar é reversível: se o condutor for girado mecanicamente, ele funcionará como um gerador homopolar , produzindo uma tensão de corrente contínua entre os dois terminais do condutor. A corrente contínua produzida é um efeito da natureza homopolar do projeto. Os geradores homopolares (HPGs) foram extensivamente pesquisados no final do século 20 como fontes de alimentação CC de baixa tensão, mas de corrente muito alta, e têm alcançado algum sucesso alimentando canhões ferroviários experimentais .
Construindo um motor homopolar simples
Um motor homopolar é muito fácil de construir. Um ímã permanente é usado para fornecer o campo magnético externo no qual o condutor girará, e uma bateria faz com que uma corrente flua ao longo de um fio condutor. Não é necessário que o ímã se mova ou mesmo entre em contato com o restante do motor; seu único propósito é fornecer um campo magnético que irá interagir com o campo magnético induzido pela corrente no fio. Pode-se anexar o ímã à bateria e permitir que o fio condutor gire livremente enquanto fecha o circuito elétrico, tocando a parte superior da bateria e o ímã preso à parte inferior da bateria. O fio e a bateria podem ficar quentes se operados continuamente.
Galeria
Motor homopolar 3D
Motor homopolar 2D
Corrente, linhas de campo magnético e força de Lorentz no motor homopolar
Vídeo
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