Considerações sobre especificações dos motores DC (motores de corrente continua) para projectos de robótica.
A escolha de um motor de corrente continua, com ou sem redução, adequado a uma aplicação específica pode ser uma tarefa complicada, especialmente para um curioso como eu (não engenheiro) que não tem grande formação de base. Para complicar ainda mais muitos fabricantes fornecem apenas especificações básicas do motor.
Abaixo estão enunciados alguns conceitos usados pelos fabricantes na indicação das características dos os motores, assim como outras, que mesmo sendo importantes são normalmente omitidas.
Algumas notas sobre o torque
O torque é calculado pela multiplicação de uma força (que actua à distância de um ponto de rotação) pela distância.
T = Força_aplicada x Distancia_ao_ponto_de_rotação
Por exemplo: um motor que indica um torque de bloqueio de 10Nm pode suster 10N no final de 1M. Assim como pode também suster 20N no final de 0,5 M, e assim por diante.
Nota sobre as unidades em Newtons: 1 kg * força de gravidade (9,81m / s2) = 9,81N. Para cálculos rápidos considera-se 10N.
Especificações comuns em motores DC
Antes de mais segue uma lista das especificações que os fabricantes e comerciantes de motores referem normalmente. Estas especificações são suficientes para a maior parte dos projectos feitos por hobistas.
Tensão Nominal – Nominal voltage
Indica a tensão indicada para uma maior eficiência do motor. Se operar um motor fora de sua tensão nominal, a eficiência do motor diminui, exigindo frequentemente corrente adicional, o que gera mais calor e diminui a vida útil do motor.
Faixa de tensão operacional – Operating voltage range
Além de uma “tensão nominal”, os motores CC também possuem uma faixa de tensão operacional fora da qual o fabricante não sugere a operação do motor.
Por exemplo um motor de 6V DC Gear pode ter uma faixa de operação de 3 a 9V. Portanto funcionará bem alimentado a 4V mas não funcionará com mesma eficiência de quando alimentado a 6V.
Redução – Gear ratio
Factor de redução da velocidade do eixo do motor aplicada pelos carretos que lhe são aplicados, e cujo efeito é aumentar o torque (força) e diminuir a velocidade de rotação no eixo final.
Rotações por minuto sem carga – No load RPM
A expressão “Sem carga” significa que o motor não encontra nenhuma resistência (nenhum cubo ou roda montada), e RPM rotações por minuto.
Especifica a que velocidade de rotação (velocidade angular) do eixo final de saída que não tem nada ligado a ele.
Se o motor tiver redução e a velocidade do motor não for indicada em separado, o valor das RPM sem carga é a velocidade do eixo após a redução.
A rotação do motor é proporcional à tensão de entrada e por isso, normalmente, a RPM sem carga fornecida está associada à tensão nominal.
Rotações por minuto com carga – At load RPM
Indicação das rotações por minuto, associadas ao indicador de corrente e torque em carga.
Corrente sem carga – No load current
Este valor especifica a corrente no motor para o valor indicado das rotações por minuto sem carga (ver acima).
Corrente em carga – At load current
Indicação da corrente associada ao indicador de velocidade (RPM) e torque em carga.
Potência – Power rating
Se a potência de um motor não for especificada, poderá ser efectuado um calculo aproximado do seu valor.
A potência está relacionada com a corrente (I) e a tensão (V) na equação:
P = I * V
Deste modo pode usar os valores da corrente sem carga e a tensão nominal para aproximar a potência do motor.
P = corrente sem carga * tensão nominal
A potência máxima do motor, que deve ser usada apenas por um curto período de tempo, pode ser aproximada do mesmo modo, mas em vez de usar a corrente sem carga, usa-se a corrente em bloqueio.
P = corrente em bloqueio * tensão nominal
Torque em carga- At load torque
Indicação do torque associada ao indicador de velocidade (RPM) e e corrente em carga.
Torque em bloqueio – Stall torque
Este é o torque máximo de um motor quando o eixo não roda. A maioria dos motores sofrerá danos irreparáveis se for sujeita a condições de bloqueio por mais de alguns segundos. Ao escolher um motor, considere sujeitá-lo a não mais que 25% a 33% do torque em bloqueio.
Corrente em bloqueio – Stall Current
Esta é a corrente que o motor consume sob condições de torque máximo (torque em bloqueio). O valor da corrente num motor nessas condições pode ser muito alto e, se não for acompanhado por um controlador de motor capaz de fornecer essa corrente, existe a possibilidade de danificar alguma electrónica.
Especificações menos comuns nos motores DC
Idealmente deveriam ser indicadas outras características dos motores das quais destaco as seguintes:
Relação entre a tensão e as RPM
Esta relação é normalmente representada num gráfico com tensão aplicada no motor num eixo e as RPM’s no outro eixo.
Relação entre o torque e a corrente
Esta relação é normalmente representada num gráfico com a corrente no motor num eixo e o torque gerado no outro eixo.
Dimensões e desenho 3D
É uma informação vulgarmente omitidas nos motores mais baratos e comuns. Mas que pode ser obtida efectuando as medidas necessárias no próprio motor.