Talvez você nunca tenha ouvido falar no motor elétrico 550.
Mas existe uma boa possibilidade de já ter utilizado algum equipamento que possui um desses motores dentro.
Um ótimo exemplo são algumas parafusadeiras elétricas.
As parafusadeiras modernas conseguem produzir um torque impressionante. Parte desse resultado vem da caixa de redução, na qual um conjunto de engrenagens reduz a velocidade e aumenta o torque disponível no eixo.
Mas as engrenagens não fazem tudo sozinhas.
Para conseguir um bom resultado precisamos começar com um motor capaz de fornecer potência suficiente.
E dentro de muitas dessas aplicações encontramos justamente o famoso motor DC escovado 550.
O que é um motor 550?
O chamado 550 pertence a uma família de motores elétricos DC escovados bastante utilizada em equipamentos, ferramentas e projetos de modelismo.
Quando falamos em “550”, estamos nos referindo principalmente ao formato ou tamanho físico da carcaça do motor, e não a uma especificação elétrica única.
Esse detalhe é muito importante.
Dois motores identificados como 550 podem possuir características elétricas diferentes.
Podemos encontrar diferenças em:
tensão de trabalho;
rotação;
corrente;
potência;
tipo de enrolamento;
torque.
Portanto, não devemos concluir que todo motor 550 possui exatamente o mesmo desempenho apenas porque possui o mesmo formato.
O motor 550 é um motor escovado
Esse tipo de motor utiliza o princípio tradicional dos motores DC com:
escovas;
comutador;
rotor bobinado;
ímãs permanentes.
Normalmente encontramos dois terminais elétricos no motor.
Ao aplicar uma tensão DC nesses terminais, o motor começa a girar.
De maneira simplificada:
Energia elétrica → campo magnético → movimento do rotor → rotação do eixo
É um sistema relativamente simples, robusto e muito interessante para diversos projetos.
Como funciona um motor escovado?
Dentro do motor existem enrolamentos no rotor.
Para que o rotor continue girando, a corrente precisa ser comutada entre esses enrolamentos conforme ele muda de posição.
Nos motores brushed essa função é realizada mecanicamente pelo conjunto:
escovas + comutador.
As escovas permanecem em contato com o comutador enquanto o rotor gira.
Por isso esses motores recebem o nome:
brushed motor
ou:
motor escovado.
Motor brushed e brushless são diferentes
É importante não confundir.
Um motor brushed convencional como o 550 normalmente possui:
2 fios.
Já um motor brushless utilizado no modelismo normalmente possui:
3 fios.
No motor brushed, a comutação é realizada mecanicamente pelas escovas e pelo comutador.
No brushless, essa comutação é realizada eletronicamente pelo ESC.
Por isso, os dois sistemas também utilizam controladores diferentes.
Por que o motor 550 é interessante?
Uma das características interessantes dessa família de motores é a capacidade de produzir bastante força para aplicações relativamente compactas.
É justamente por isso que encontramos motores desse tipo em equipamentos como parafusadeiras.
Uma parafusadeira precisa ser capaz de produzir torque suficiente para:
apertar parafusos;
soltar parafusos;
perfurar materiais, dependendo da ferramenta.
A caixa de redução multiplica o torque, mas precisamos de um motor capaz de fornecer potência para o sistema.
A caixa de redução transforma velocidade em torque
Imagine um motor girando em alta velocidade.
Podemos utilizar engrenagens para reduzir essa velocidade.
Em troca, obtemos mais torque na saída.
De maneira conceitual:
Motor em alta rotação
↓
Caixa de redução
↓
Menor rotação
↓
Maior torque disponível
É exatamente esse princípio que ajuda uma parafusadeira a produzir tanta força.
No artigo original, destaquei que algumas parafusadeiras de 12 V podem apresentar consumo próximo de 5 A sob carga, dependendo do equipamento e das condições de funcionamento.
E podemos aproveitar esse motor no modelismo
Foi justamente isso que fiz em um dos meus projetos.
Na construção do meu rebocador Yarra, utilizei um motor 550.
E não estamos falando de um barco pequeno.
O Yarra possui quase:
1,20 metro de comprimento.
Mesmo assim, nos testes que realizei, o motor conseguiu deslocar muito bem essa embarcação.
Isso mostra como componentes originalmente utilizados em outros equipamentos podem encontrar aplicações muito interessantes no modelismo.
Um motor de parafusadeira pode servir para um barco RC?
Dependendo das características do motor e do projeto do barco, sim.
Mas não devemos simplesmente retirar um motor de uma ferramenta, colocar uma hélice e esperar que tudo funcione perfeitamente.
Precisamos analisar o sistema completo:
motor;
tensão;
corrente;
ESC;
bateria;
eixo;
hélice;
refrigeração.
No meu rebocador, o 550 apresentou um resultado interessante, mas isso não significa que qualquer combinação de motor 550 e hélice funcionará igualmente bem.
No Yarra utilizei transmissão direta
No meu caso, utilizei o motor ligado diretamente à hélice.
Isso significa que não coloquei uma caixa de redução entre o motor e o eixo de propulsão.
De maneira simplificada:
Motor → eixo → hélice
É uma solução mecanicamente simples.
Mas existem outras possibilidades.
Podemos utilizar engrenagens ou polias
Outra alternativa é construir uma transmissão.
Por exemplo:
Motor
↓
Engrenagens ou polias
↓
Eixo
↓
Hélice
Dependendo da relação utilizada, podemos reduzir a velocidade de rotação e aumentar o torque disponível no eixo.
Isso pode ser interessante em determinadas embarcações.
Velocidade e torque precisam ser pensados juntos
Esse é um conceito fundamental em mecânica.
Quando utilizamos uma redução adequada, podemos trocar parte da velocidade por torque.
Em determinadas aplicações queremos muita rotação.
Em outras queremos força.
Um rebocador, por exemplo, não precisa necessariamente se comportar como uma lancha de corrida.
Podemos valorizar características como:
força;
controle em baixa velocidade;
capacidade de movimentar uma hélice adequada ao casco.
Por isso, a transmissão precisa ser pensada de acordo com a aplicação.
A hélice influencia diretamente o motor
No nautimodelismo, não basta escolher o motor.
A hélice representa uma carga mecânica para ele.
Alterações no:
diâmetro;
passo;
número de pás
podem modificar o esforço exigido do motor.
E quando a carga aumenta, a corrente consumida também pode aumentar significativamente.
Por isso, uma hélice aparentemente melhor pode acabar provocando:
consumo excessivo;
aquecimento;
redução da autonomia;
sobrecarga do ESC;
sobrecarga da bateria.
O motor 550 pode consumir bastante corrente
Esse é um dos pontos mais importantes na utilização desse motor.
Sob carga, o consumo pode ser elevado. No projeto do Yarra, esse foi um aspecto que precisei considerar na escolha da alimentação.
Não basta ter uma bateria com a tensão correta.
Ela também precisa conseguir fornecer a corrente exigida pelo motor.
Tensão e corrente são coisas diferentes
Imagine um motor trabalhando com:
12 V.
Isso nos informa sua tensão de alimentação naquela aplicação.
Mas ainda precisamos saber quanto ele consome.
Podemos ter, por exemplo, uma fonte de 12 V que consiga fornecer apenas uma pequena corrente.
Mesmo apresentando a tensão correta, ela poderá não conseguir alimentar adequadamente um motor sob carga.
Por isso precisamos analisar:
tensão — V
e
corrente — A.
A bateria precisa suportar a descarga
Quando utilizamos um motor 550 em um modelo RC, a bateria precisa ser dimensionada considerando a corrente que o conjunto realmente exige.
Isso é especialmente importante porque a corrente de um motor não é constante.
Ela varia conforme a carga.
O motor pode consumir relativamente pouco girando livremente e exigir muito mais corrente quando precisa movimentar uma hélice dentro da água.
Corrente sem carga não conta toda a história
Esse é um erro muito fácil de cometer.
Colocamos o motor sobre a bancada.
Ligamos.
Ele gira perfeitamente.
Medimos a corrente.
Parece tudo ótimo.
Depois instalamos no barco e o consumo aumenta bastante.
Por quê?
Porque agora existe carga mecânica.
Temos:
eixo;
atrito;
hélice;
resistência da água.
O motor precisa produzir torque.
E isso altera significativamente a corrente.
O maior consumo aparece em condições de maior esforço
Em motores DC, condições próximas ao travamento do eixo podem produzir correntes muito elevadas.
Por isso, se a hélice ficar presa por:
linha;
vegetação;
detritos
e o motor continuar energizado, a corrente pode aumentar drasticamente.
Isso pode sobrecarregar:
motor;
ESC;
fiação;
conectores;
bateria.
Se perceber que a hélice está presa, não continue acelerando tentando fazê-la “se soltar na força”.
O ESC também precisa suportar o motor
Em um modelo rádio controlado, normalmente queremos controlar a velocidade remotamente.
Para isso podemos utilizar um ESC compatível com motor brushed.
Temos:
Bateria → ESC brushed → Motor 550
Enquanto:
Receptor → ESC
fornece o comando.
O ESC precisa ser dimensionado para a tensão e principalmente para a corrente exigida pela aplicação.
Não utilize um ESC brushless comum
O motor 550 escovado possui dois terminais.
Um ESC brushless convencional trabalha com três fases de saída para um motor brushless.
Portanto:
motor brushed → ESC brushed
motor brushless → ESC brushless
São sistemas diferentes.
Para um barco, um ESC com ré pode ser muito interessante
Em uma lancha rápida, talvez a marcha à ré não seja indispensável.
Mas em um rebocador ela pode ser extremamente útil.
Podemos precisar:
aproximar lentamente;
corrigir uma manobra;
recuar;
posicionar a embarcação.
Por isso, para determinadas aplicações de nautimodelismo, um ESC brushed com capacidade de controlar frente e ré pode ser uma excelente escolha.
Atenção à corrente de partida
Quando o motor começa a girar, ele pode exigir uma corrente significativamente maior do que em determinadas condições de funcionamento estabilizado.
O mesmo acontece quando aplicamos carga elevada.
Por isso, não dimensione ESC, bateria e cabos utilizando apenas uma medição muito favorável feita com o motor girando livremente.
Precisamos de margem.
Os fios também precisam suportar a corrente
Não adianta instalar:
motor potente;
ESC adequado;
bateria capaz de fornecer muita corrente
e ligar tudo utilizando fios excessivamente finos.
Os cabos fazem parte do circuito.
Uma corrente elevada passando por um condutor inadequado pode provocar:
queda de tensão;
aquecimento;
perda de potência.
Os conectores também são importantes
O mesmo raciocínio vale para os conectores.
Um conector inadequado pode se tornar um ponto de resistência elétrica.
Com corrente elevada, isso pode produzir aquecimento.
Portanto, precisamos pensar em todo o caminho:
Bateria → conector → fios → ESC → fios → motor.
Todos esses elementos precisam ser adequados à aplicação.
Um problema importante do 550 é o aquecimento
No artigo original chamei atenção especialmente para esse ponto:
o motor 550 pode aquecer bastante durante o funcionamento.
O aquecimento não deve ser ignorado.
Dentro do motor existem enrolamentos feitos com fio de cobre esmaltado.
Esse esmalte funciona como isolante elétrico.
O que acontece quando o motor esquenta demais?
Quando a temperatura aumenta excessivamente, o isolamento dos enrolamentos pode ser comprometido.
Isso pode provocar falhas internas e eventualmente a queima do motor.
Além disso, temperaturas muito elevadas também podem prejudicar os ímãs permanentes, reduzindo suas propriedades magnéticas.
Portanto, controlar a temperatura ajuda não apenas no desempenho, mas também na durabilidade.
Uma ventoinha pode ajudar
No projeto original recomendei a utilização de uma ventoinha sobre o motor para ajudar na refrigeração.
Em determinadas instalações isso pode ser uma solução simples.
Podemos ter:
Motor 550
↓
Dissipação de calor
↓
Fluxo de ar da ventoinha
Mas a solução precisa fazer sentido para a instalação.
Em barcos existe um desafio adicional
Dentro do casco de um barco normalmente temos um espaço relativamente fechado.
O motor pode estar cercado por:
bateria;
ESC;
estrutura;
fiação.
E talvez exista pouca circulação natural de ar.
Por isso, a temperatura precisa ser observada principalmente durante os primeiros testes.
Faça testes curtos inicialmente
Ao instalar um motor novo em um barco, não comece navegando durante meia hora continuamente.
Faça um teste curto.
Retorne à margem.
Abra o barco.
Verifique cuidadosamente:
temperatura do motor;
temperatura do ESC;
temperatura da bateria;
temperatura dos conectores.
Depois aumente gradualmente o tempo dos testes.
O aquecimento é também uma informação de diagnóstico
Se o motor aquece rapidamente demais, precisamos investigar.
Pode existir:
hélice excessivamente grande;
atrito no eixo;
acoplamento desalinhado;
motor sobrecarregado;
ventilação insuficiente.
Simplesmente instalar uma ventoinha sem descobrir por que existe um aquecimento exagerado pode esconder um problema de dimensionamento.
Confira o eixo antes de culpar o motor
Desconecte o motor e verifique se o sistema mecânico gira livremente.
O eixo não deve apresentar resistência exagerada.
Um mancal apertado ou eixo desalinhado transforma energia elétrica em calor desnecessariamente.
Quanto maior o esforço mecânico:
maior tende a ser a corrente exigida.
O alinhamento do acoplamento também é importante
Quando ligamos diretamente:
motor → acoplamento → eixo
os elementos precisam estar bem alinhados.
Um desalinhamento pode provocar:
vibração;
ruído;
desgaste;
aumento do esforço.
Em rotações elevadas, pequenos erros mecânicos podem se tornar bastante perceptíveis.
Como inverter o sentido de rotação do motor 550?
Por ser um motor DC escovado convencional, o sentido de rotação pode normalmente ser invertido alterando a polaridade aplicada aos terminais do motor.
Se temos:
Motor + → positivo
Motor − → negativo
ao inverter a alimentação nos terminais do motor, o sentido de rotação muda.
Mas existe um cuidado importante.
Não inverta a polaridade da bateria no ESC
Se estiver utilizando um ESC, não troque positivo e negativo na entrada da bateria tentando inverter o motor.
Isso pode destruir o controlador.
A inversão, quando necessária e compatível com a instalação, é realizada:
na ligação entre ESC e motor
ou através das funções do controlador.
Podemos alimentar o motor com tensão menor?
No projeto original utilizei como referência uma alimentação de 12 V para o motor empregado. Também destaquei que, quando adequado ao motor específico, uma tensão menor resulta em menor velocidade de rotação.
De forma geral, reduzir a tensão aplicada a um motor DC reduz sua velocidade sem carga.
Mas precisamos novamente lembrar:
“550” não define sozinho a tensão nominal do motor.
É preciso conhecer a especificação do motor que temos em mãos.
Não presuma que todo 550 é de 12 V
Esse cuidado merece destaque.
O motor que utilizei na aplicação apresentada trabalhava com 12 V.
Mas existem diferentes motores no formato 550.
Portanto, se você retirar um motor de:
parafusadeira;
brinquedo;
equipamento automotivo;
outro aparelho
tente identificar sua tensão de trabalho antes de utilizá-lo.
Um motor reaproveitado pode ser excelente para experiências
Essa é uma das coisas mais interessantes para quem gosta de eletrônica e modelismo.
Equipamentos antigos podem conter:
motores;
engrenagens;
polias;
interruptores;
conectores;
rolamentos.
Uma parafusadeira que deixou de funcionar por causa da bateria, por exemplo, pode ainda possuir um excelente motor.
Mas descubra por que o equipamento parou
Antes de retirar o motor e concluir que ele está bom, faça testes.
A ferramenta pode ter parado justamente porque:
o motor queimou;
as escovas acabaram;
o comutador foi danificado.
Portanto, reaproveitamento também exige diagnóstico.
Como testar inicialmente um motor 550?
Primeiro faça uma inspeção visual.
Observe:
terminais;
eixo;
carcaça;
sinais de superaquecimento;
cheiro de queimado.
Depois verifique se o eixo consegue girar.
Motores escovados apresentam alguma resistência característica devido aos ímãs, mas não devem estar mecanicamente travados.
Comece os testes com cuidado
Se você não conhece a especificação do motor recuperado, não comece aplicando uma tensão elevada sem qualquer controle.
Uma fonte de bancada com limitação de corrente é muito útil para experimentação.
Podemos começar com tensão mais baixa e observar o comportamento.
Isso permite aprender muito sobre o motor antes de colocá-lo definitivamente em um modelo.
Podemos medir o consumo
Um amperímetro ou instrumento apropriado permite observar a corrente.
Mas lembre-se:
corrente sem carga ≠ corrente no modelo.
O teste sem carga é útil principalmente para verificar o funcionamento inicial.
O dimensionamento do sistema precisa considerar as condições reais.
Potência elétrica
Existe uma relação muito útil:
P = V × I
onde:
P = potência elétrica em watts
V = tensão em volts
I = corrente em ampères
Imagine, apenas como exemplo didático, um motor consumindo:
12 V × 5 A
Teríamos:
60 W de potência elétrica de entrada.
Isso não significa que teríamos 60 W de potência mecânica no eixo, porque existem perdas.
Parte da energia se transforma em:
calor;
atrito;
perdas elétricas.
Por que o motor esquenta?
Um motor real nunca possui eficiência de 100%.
Existem perdas nos:
enrolamentos;
escovas;
comutador;
mancais.
Parte da energia elétrica que entra não se transforma em movimento.
Transforma-se em calor.
Quanto mais exigimos do motor, mais importante se torna controlar essas perdas.
As escovas também sofrem desgaste
Ao contrário de um motor brushless, o motor 550 brushed possui componentes mecânicos de comutação em contato.
As escovas sofrem desgaste com o uso.
O comutador também pode apresentar desgaste e sujeira.
Isso faz parte das características desse tipo de motor.
Então por que ainda utilizar motores brushed?
Porque eles possuem várias vantagens.
São:
simples;
fáceis de compreender;
fáceis de controlar;
relativamente baratos;
disponíveis em muitos equipamentos.
Para determinadas aplicações, continuam sendo uma excelente solução.
Brushed ou brushless: qual é melhor?
Não existe uma resposta universal.
Um sistema brushless pode oferecer excelente eficiência, potência e menor necessidade de manutenção relacionada às escovas.
Mas um sistema brushed pode ser extremamente adequado quando queremos:
simplicidade;
baixo custo;
controle fácil;
reaproveitamento de componentes.
A escolha depende do projeto.
Para um rebocador, força e controle podem ser mais importantes do que velocidade
Quando construí o Yarra, não estava tentando criar uma lancha de corrida.
Estamos falando de um rebocador com quase 1,20 metro de comprimento.
Nesse tipo de embarcação, características como força e controle fazem muito sentido.
É justamente por isso que experimentar um motor 550 nesse projeto foi tão interessante.
Uma parafusadeira e um rebocador parecem mundos diferentes
À primeira vista, uma ferramenta elétrica e um barco rádio controlado não possuem muita coisa em comum.
Mas quando olhamos para dentro dos equipamentos encontramos os mesmos princípios:
motor DC;
tensão;
corrente;
torque;
rotação;
redução mecânica.
É isso que torna a eletrônica aplicada tão interessante.
Quando entendemos os componentes, começamos a enxergar possibilidades de utilização muito além da função original para a qual foram vendidos.
Talvez você realmente tenha um motor 550 em casa
Esse era justamente o ponto curioso do artigo original.
Você talvez nunca tenha comprado algo chamado:
“motor 550”.
Talvez nem conhecesse esse nome.
Mas pode existir um dentro de alguma ferramenta elétrica que você já utilizou.
E, para quem gosta de construir projetos, descobrir isso abre várias possibilidades.
Em vez de olhar para uma parafusadeira antiga apenas como uma ferramenta quebrada, podemos começar a enxergar:
motor;
caixa de redução;
engrenagens;
componentes reaproveitáveis.
Veja o motor 550 dentro de uma parafusadeira
No vídeo da página mostro mais detalhes sobre esse motor e também o 550 instalado dentro de uma parafusadeira.
Isso ajuda bastante a visualizar de onde vem a força encontrada nessas ferramentas e por que esse tipo de motor também pode ser interessante em projetos de modelismo.
No meu caso, ele encontrou uma aplicação completamente diferente:
saiu da lógica de uma ferramenta elétrica e foi parar na motorização de um grande rebocador rádio controlado.
E é justamente esse tipo de experimentação que torna o modelismo tão interessante.
Quer aprender mais sobre motores e eletrônica aplicada ao rádio controle?
Entender um motor 550 vai muito além de saber que existem dois fios para ligá-lo.
Quando começamos a estudar seu funcionamento aparecem conceitos fundamentais como:
tensão;
corrente;
potência;
torque;
rotação;
motores brushed e brushless;
ESC;
baterias;
dimensionamento da fiação;
controle de temperatura.
A proposta é que você consiga compreender o funcionamento dos componentes para escolher, testar, adaptar e criar seus próprios projetos de rádio controle, em vez de apenas repetir combinações prontas de motor, ESC e bateria.