Quem já abriu um brinquedo elétrico, um carrinho de controle remoto ou outro equipamento que utiliza um motor DC escovado (brushed) provavelmente já encontrou um pequeno capacitor soldado diretamente nos terminais do motor.
À primeira vista, essa ligação pode parecer estranha.
Afinal, se o motor funciona com corrente contínua e o capacitor está conectado em paralelo com sua alimentação, qual é exatamente a função desse componente?
Esse pequeno capacitor está ali principalmente para reduzir os ruídos e sinais de alta frequência gerados pelo funcionamento do motor.
Por que um motor escovado gera ruído elétrico?
Para entender a função do capacitor, precisamos observar como funciona um motor escovado.
Dentro dele existem escovas e um comutador responsáveis por estabelecer sucessivamente as conexões elétricas necessárias para manter o rotor girando.
Durante o funcionamento, esses contatos são constantemente estabelecidos e interrompidos.
Isso pode produzir pequenas faíscas e variações rápidas de corrente.
Portanto, embora estejamos alimentando o motor com uma tensão contínua, seu funcionamento não é eletricamente “silencioso”.
Ele pode gerar ruído elétrico contendo componentes de alta frequência.
O que isso tem a ver com o capacitor?
Um capacitor apresenta comportamentos diferentes dependendo da frequência do sinal aplicado a ele.
De forma simplificada, para uma tensão contínua em regime permanente ele se comporta como um circuito aberto.
Por isso, colocar o capacitor em paralelo com o motor não significa colocar a alimentação em curto-circuito. Esse era justamente um dos pontos discutidos no artigo original.
Entretanto, o comportamento muda quando aparecem variações rápidas de tensão.
Quanto maior a frequência, menor tende a ser a oposição apresentada pelo capacitor à passagem dessas componentes alternadas.
É por isso que ele se torna tão útil nessa aplicação.
O capacitor oferece um caminho para os sinais de alta frequência
Imagine o motor funcionando normalmente.
A corrente contínua utilizada para fazê-lo girar não encontra um caminho permanente através do capacitor.
Mas quando as escovas e o comutador geram componentes de alta frequência, o capacitor oferece um caminho de baixa impedância para parte desse ruído.
O capacitor fica diretamente entre os dois terminais do motor.
Dessa maneira, parte das componentes de alta frequência fica confinada próximo à própria fonte do ruído, em vez de se propagar pelos fios de alimentação.
É por isso também que normalmente encontramos esse capacitor soldado diretamente nos terminais do motor, com conexões bastante curtas.
O capacitor ajuda a proteger o transistor
Em muitos equipamentos, o motor não é acionado diretamente por uma chave.
Existe um circuito eletrônico responsável pelo controle, utilizando componentes como transistores.
Os ruídos e transitórios produzidos pelo motor podem alcançar essa eletrônica de acionamento.
No artigo original, destaquei justamente essa função: o capacitor ajuda a impedir que esses sinais espúrios de alta frequência cheguem ao transistor que está controlando o motor, contribuindo para sua proteção.
Isso é particularmente relevante em circuitos simples encontrados em brinquedos e pequenos modelos de rádio controle.
Ele também ajuda a reduzir interferências
Existe ainda outra consequência importante.
Os fios ligados ao motor podem funcionar como caminhos pelos quais o ruído elétrico se propaga e até como pequenas antenas.
Em um equipamento de rádio controle, isso é especialmente indesejável.
Temos um receptor tentando interpretar sinais de rádio relativamente pequenos enquanto, dentro do próprio modelo, existe um motor com escovas produzindo ruído elétrico.
Reduzir esse ruído próximo ao motor ajuda a diminuir a possibilidade de interferência sobre outros circuitos eletrônicos.
Portanto, o capacitor não está ali para aumentar a potência do motor. Sua principal função nessa montagem é a supressão de ruído elétrico de alta frequência.
Por que normalmente usamos um capacitor cerâmico?
Para pequenos motores escovados é muito comum encontrarmos capacitores cerâmicos nessa função.
Eles são pequenos, baratos e adequados para trabalhar com sinais de alta frequência.
No artigo original mencionei como valor típico aproximadamente 100 nF para pequenos motores que trabalham com baixas tensões.
Você também pode encontrar esse valor escrito de outras maneiras:
100 nF = 0,1 µF = 100.000 pF
Em determinados capacitores cerâmicos, ele também pode aparecer com a marcação:
104
Isso significa:
10 + 4 zeros em pF = 100.000 pF = 100 nF
O capacitor tem polaridade?
Um capacitor cerâmico típico de 100 nF utilizado nessa aplicação não possui polaridade.
Portanto, não existe terminal positivo e negativo.
Isso é conveniente principalmente em motores que podem girar nos dois sentidos, como acontece em muitos carrinhos de controle remoto.
O controlador pode inverter a polaridade aplicada ao motor para fazê-lo girar para frente ou para trás, enquanto o capacitor permanece ligado da mesma maneira entre seus dois terminais.
Por que colocar o capacitor perto do motor?
Se o objetivo é eliminar ruído produzido pelo motor, faz sentido atuar o mais próximo possível da fonte desse ruído.
Por isso, não é ideal colocar o capacitor longe do motor conectado por fios compridos.
Os próprios fios possuem características elétricas e podem contribuir para a propagação das componentes de alta frequência.
Quando soldamos o capacitor diretamente nos terminais, mantemos suas conexões curtas e fazemos com que ele atue exatamente onde o ruído está sendo produzido.
É por isso que, ao abrir determinados motores ou brinquedos, encontramos o pequeno capacitor praticamente “abraçando” os dois terminais.
Um capacitor resolve todo o problema?
Nem sempre.
O capacitor em paralelo é uma solução simples e bastante utilizada, mas existem outras técnicas de supressão de ruído.
Dependendo do projeto, podemos encontrar capacitores adicionais entre os terminais e a carcaça metálica do motor, filtros com indutores e outros componentes de proteção associados ao circuito de acionamento.
O projeto adequado depende do motor, da corrente envolvida, do circuito eletrônico e do nível de interferência que precisamos controlar.
Mas para compreender o princípio, o pequeno capacitor cerâmico ligado diretamente entre os terminais é um excelente ponto de partida.
Uma experiência simples para entender filtros
Esse pequeno componente também oferece uma oportunidade interessante para compreender um conceito muito maior da eletrônica: um circuito pode apresentar comportamentos diferentes dependendo da frequência.
Para a alimentação contínua utilizada pelo motor, o capacitor não estabelece um caminho permanente de corrente.
Para componentes de alta frequência geradas pelas escovas, entretanto, ele apresenta uma impedância muito menor.
Assim, conseguimos reduzir essas componentes sem simplesmente colocar em curto a alimentação do motor.
É o início do raciocínio utilizado em muitos circuitos de filtragem.
Veja no vídeo a função do capacitor
No vídeo do artigo mostro essa ligação e explico por que encontramos o capacitor diretamente nos terminais de pequenos motores escovados.
Da próxima vez que você abrir um carrinho de controle remoto e encontrar aquele pequeno capacitor cerâmico soldado no motor, já sabe que ele não está ali por acaso.
Ele é um ótimo exemplo de como um componente que custa muito pouco pode desempenhar uma função importante no funcionamento de todo o circuito.
E, mais importante do que decorar que “motor escovado usa capacitor”, é compreender por que ele está ali. É justamente quando entendemos a função dos componentes que começamos a deixar de apenas copiar circuitos e passamos a compreender eletrônica.
Para conhecer outros componentes e compreender melhor os fundamentos por trás do funcionamento dos circuitos, explore também a área de Fundamentos e Componentes Eletrônicos.