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Trimotor
(Motor elétrico, de atração, com 3 tempos de potência - 13)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Introdução
Quando você coloca um núcleo de ferro assimetricamente dentro de uma bobina e a liga, o núcleo tende a tomar a posição simétrica e lá se estabiliza. Um cilindro de ferro (um prego, por exemplo) cuja ponta entra no interior de uma bobina, é 'sugado' para o interior dela por efeito do campo magnético que se forma ao se fazer passar corrente elétrica pela bobina. É assim que funcionam as campainhas 'dim - dom' e os antigos acendedores de fogão.

Para relembrar, eis o antigo acendedor de fogão, um faiscador intermitente:

O longo fio de cobre fino é enrolado ao redor de um tubo de alumínio; desse modo teremos uma bobina de 'miolo' metálico (não ferromagnético) e oco. Uma haste metálica, presa ao corpo isolante da bobina sustenta o núcleo de ferro com cerca de 1/3 de seu comprimento dentro da bobina. Um terminal da bobina é ligado nesse miolo metálico. Os fios da rede vão ao outro terminal da bobina e á haste metálica.

Esse acendedor pode ficar permanentemente ligado na rede elétrica, basta que fique pendurado de "cabeça para baixo", ou seja, virado de 180 graus em relação á ilustração acima. Nessa situação, o núcleo não encosta na haste metálica e ele permanece 'desligado'.
Virando o aparelho, como na ilustração acima, o núcleo de ferro (que está em contato com o tubo de alumínio e portanto com um dos terminais da bobina) toca na haste e fecha o circuito elétrico, permitindo a circulação de corrente pela bobina. O campo magnético criado por essa corrente elétrica polariza o núcleo de ferro atraindo-o para o interior da bobina e, nesse ato de desligar, salta uma faísca elétrica entre o núcleo e a haste por efeito da auto-indução da bobina. Quando o núcleo, 'chupado' pela bobina, desencosta da haste o circuito é rompido e, por gravidade, o núcleo desce e toca novamente a haste, restabelecendo o circuito elétrico ... e o fenômeno se repete. Há um faiscamento intermitente entre o núcleo e a haste. Essas faíscas provoca (fornece a energia de ativação) a combustão do gás que escapa pela 'boca' do fogão.

As fotos de meu protótipo do 'acendedor de fogão' e 'campainha dim-dom' estão na página 12 do Feira de Ciências Virtual [clique no link] e as reproduzo aqui:

Nessa montagem, aproveitei a bobina de um relé de 110 VAC; ela foi retirada do núcleo de ferro maciço original, o qual foi substituído por um tubo de alumínio. Para manter o novo núcleo de ferro equilibrado na vertical usei um tubo de fibra (em marrom, na ilustração). Quando o núcleo é 'sugado' pela bobina, ele produz o faiscamento na extremidade inferior e sua extremidade superior bate na grossa lâmina de alumínio produzindo um som (dom). Esse meu protótipo não tem o 'dim'. :-)

Esse fenômeno da atração do núcleo pela bobina pode ser aproveitado para a construção de um motor elétrico simples, ligando-se o núcleo de ferro a um 'girabrequim' (um sistema biela-manivela) e com isso fazer girar um volante. Para ligar e desligar a corrente na bobina nos momentos adequados, pode-se usar de um 'came' (excêntrico) acionando um interruptor. Eis a ilustração:

Recentemente, novembro de 2007, construí outro protótipo de motor de atração de um só tempo motor; suas fotos estão na página 13 do Feira de Ciências Virtual [clique no link] e as reproduzo aqui:

Esse motor, durante um giro completo, só apresentará um breve intervalo de tempo de potência fornecida (aquele em que o núcleo é 'chupado' para dentro da bobina) e como tal, funciona 'aos trancos'. Esses 'trancos' são bastante minimizados através de um volante desequilibrado (peça em vermelho nas ilustrações).
Para minimizar substancialmente esses inconvenientes apresentamos esse 'trimotor', o qual apresenta três fases de potência em cada ciclo do volante.

Veja sua montagem geral:

Como se observa, usamos de três bobinas, três núcleos de ferro, três manivelas, um 'girabrequim' com três posições (120o entre duas delas), dois mancais, um volante, três microinterruptores e três 'cames'.

Quando se estabelece a corrente elétrica em um dos eletroímãs com núcleo móvel, o campo magnético formado induz polaridade oposta nesse núcleo atraindo-o para seu interior. Nessa fase, comandado pelos excêntricos (cames) desliga-se a corrente nesse eletroímã e liga-se a corrente na bobina seguinte cujo núcleo está fora da posição de simetria ... e tudo se repete, ocorrendo três atrações em cada ciclo e, em cada uma delas, transferindo energia cinética de rotação para o volante.

Alguns detalhes para a construção desse trimotor são postos a seguir:

Nessa ilustração, seguindo-se a ordem numérica, tem-se:

1 - a construção do girabrequim com três posições, utiliza 3 discos de PVC ou acrílico. Cada disco, com diâmetro de 3 a 4cm e espessura 3mm apresenta 3 furos de 1/8" em posições que fazem entre si ângulos de 120 graus. 
2 - aqui temos os detalhes dos pinos que interligam os discos para formar a 'tripla biela' ou 'girabrequim'. Essa é a foto do aparelho construído pelo autor.

3 - as 3 manivelas, do autor, foram feitas com hastes de acrílico de (0,5 x 0,5 x 10)cm, tendo cada uma um orifício numa das extremidades (para passar os pinos que interligam os discos do girabrequim) e na outra um entalhe para se prender (com parafuso de 1/8", servindo de eixo de rotação) ao correspondente núcleo de ferro.
4 - são 3 núcleos de ferro cilíndrico que penetram com certa folga no interior do carretel das bobinas. Seus comprimentos devem ser ajustados de modo que, na posição extrema do girabrequim, penetrem a 1/3 no interior da bobina e na posição mínima do girabrequim fiquem exatamente centrados no interior da bobina.
5 - as 3 bobinas são confeccionadas sobre carretéis de PVC, cada uma com 300 espiras de fio 24. Os carretéis têm cerca de 4cm de altura, 3cm de largura e orifício central de 8mm. A tensão de alimentação será de 9 a 15 VDC.

6 - os 2 mancais foram feitos em acrílico. Suas dimensões não são críticas. O autor optou pela altura de 10cm para poder acomodar o volante (sem tocar na base) e espaço para fixar os interruptores.
7 - os 3 cames são feitos com 3 discos de PVC de 3mm de espessura e 2cm de diâmetro, com as 'laterais' cortadas, como se ilustra acima.

8 - os 3 micro-interruptores podem ser obtidos em lojas de eletrônica ou de consertos. São muito usados em gravadores, vídeos etc. Suas dimensões são algo como: (3 x 5 x 15)mm. Outros tipos de contatos ou chaves podem ser utilizadas.

Bom sucesso a todos que se aventurarem nessa beleza de empreitada. Vale a pena ver isso funcionando! Vale a pena saber como isso funciona! Vale a pena explicar, para quem ainda não sabe, como a coisa funciona!
Faça isso.


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