Um motor universal é um motor elétrico enrolado em série que pode operar tanto com alimentação CA quanto CC. Eles são muito comparados aos dos motores da série CC, mas o motor da série desenvolve menos torque ao trabalhar com uma fonte CA do que quando trabalha com uma fonte CC equivalente. O sentido de rotação pode ser alterado trocando conexões com o campo em relação à armadura como no motor da série DC.

O funcionamento de um motor universal é semelhante a uma série motor DC . Por outro lado, o motor universal é projetado para operação em CA. É competente para trabalhar em CA ou CC. Desta forma, seu desenvolvimento é um pouco distinto. O enrolamento de campo e o enrolamento de armadura são conectados em série, ambos os enrolamentos são energizados quando a tensão é aplicada ao motor. Os enrolamentos de campo e armadura produzem um campo magnético que faz com que a armadura gire. Os modestos motores universais geralmente não têm remuneração e enrolamento de reposição possuem dois pólos salientes com enrolamento de excitação. A resposta entre os campos magnéticos é causada pela alimentação CA ou CC.

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Motor universal

O motor universal produz o torque elétrico proporcional ao quadrático da corrente de alimentação. Uma vez que a mesma corrente flui através do enrolamento de campo e da armadura, segue-se que as reversões CA de positivo para negativo, ou de negativo para positivo, afetarão simultaneamente a polaridade do fluxo de campo e a direção da corrente através da armadura. Isso significa que a direção do torque desenvolvido permanecerá positiva e a rotação continuará na mesma direção. Assim, um motor universal pode funcionar tanto em corrente contínua como em corrente alternada. Portanto, o torque elétrico tem a mesma direção de torque em qualquer polaridade de corrente e também na alimentação CA. O torque de partida de um motor universal é determinado pela corrente que flui pela armadura e pelos enrolamentos de campo. Devido à reatância indutiva desses enrolamentos, a corrente de partida CA será sempre menor que a corrente de partida CC . Conseqüentemente, o torque inicial com alimentação CA será menor do que o torque inicial com alimentação CC. As características do motor universal são muito semelhantes às dos motores da série D.C., mas o motor da série desenvolve menos torque ao operar com uma fonte A.C. do que quando trabalha com uma fonte DC equivalente.

Existem várias aplicações onde os motores universais são usados, como furadeiras, máquinas de lavar, sopradores e utensílios de cozinha, etc. E eles também são usados para diversos fins onde o controle de velocidade e altas qualidades de velocidade são necessários. Também podemos encontrar motores universais em menos de 1000 watts. Os motores universais de uma determinada classificação de potência são significativamente menores do que outros tipos de motores CA operando na mesma frequência.

O controle de velocidade dos motores universais pode ser possível das seguintes maneiras

Controle de ângulo de fase
Controle PWM Chopper

No método de controle de ângulo de fase, o controle de velocidade é obtido variando-se o ângulo de disparo do TRIAC. O controle do ângulo de fase é uma solução muito econômica, mas não muito eficiente. No método PWM, a tensão da linha CA retificada é comutada em alta frequência por um dispositivo MOSFET de energia ou IGBT para gerar tensão variável com o tempo para o motor. Neste método, é necessário controlar os motores fornecendo controle de velocidade estável, evitando grandes correntes e consumindo corrente harmônica mínima da alimentação CA. Para atender a esses requisitos, é preferível usar o chopper CA com feedback de corrente e velocidade.

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O acionamento do motor universal AC controla a velocidade de rotação usando a parcialização do ângulo de fase. Este método consiste em alterar a tensão RMS aplicada ao motor. Neste caso, a tensão é uma função do ângulo de disparo do Triac. O controle de velocidade contínua de um motor universal funcionando em CC é facilmente realizado usando um circuito tiristor . Um tiristor alimenta o motor durante o meio ciclo positivo da rede. Tanto o tiristor quanto seu controle são conectados de forma que o motor back-EMF compensa as variações de carga do motor para ajustar a velocidade. A técnica de modulação por largura de pulso (PWM), também conhecida como acionamento do chopper, é usada para ajustar a tensão aplicada ao motor. Com a variação do ciclo de trabalho PWM, a tensão efetiva vista pelo motor pode ser alterada. A vantagem da modulação PWM em relação à parcialização do ângulo de fase é maior eficiência, menos ruído acústico e melhor comportamento EMC, mas pode ter um impacto na duração da escova.

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Na aplicação abaixo, os enrolamentos de campo e de armadura do motor são conectados em série por meio do comutador de armadura. Portanto, o motor universal também é conhecido como motor da série CA ou motor comutador CA. O motor universal pode ser controlado como uma unidade de ângulo de fase. Nesta aplicação, usamos a técnica de controle do ângulo de fase para controlar a tensão fornecida ao motor. Uma mudança de fase dos pulsos das portas permite que a tensão efetiva, vista pelo motor, seja variada. A unidade de ângulo de fase requer apenas um TRIAC. Eles fazem parte da família dos tiristores e estão intimamente relacionados aos retificadores controlados de silício. No entanto, ao contrário dos SCRs, que são dispositivos unidirecionais que podem conduzir corrente apenas em uma direção, os TRIACs são bidirecionais e, portanto, a corrente pode fluir em qualquer direção, são mais comumente vistos em circuitos como acionadores de motor. Os TRIACs geralmente são vistos em aplicações simples e de baixa energia, como interruptores dimmer domésticos.

MOC3021 é um optoacoplador. Um optoacoplador conecta os lados de entrada e saída com um feixe de luz modulado pela corrente de entrada. Ele transforma o sinal de entrada útil em luz, o envia através do canal dielétrico, captura a luz no lado da saída e a transforma de volta em sinal elétrico. Normalmente vêm em um pequeno pacote de IC de 6 ou 8 pinos, mas são essencialmente uma combinação de dois dispositivos distintos um transmissor óptico, normalmente um LED de arseneto de gálio e um receptor óptico, como um fototransistor ou diac disparado por luz. Os dois são separados por uma barreira transparente que bloqueia qualquer fluxo de corrente elétrica entre os dois, mas permite a passagem de luz. A série MOC3020 consiste em diodos emissores de infravermelho de arsenieto de gálio, opticamente acoplados a um interruptor bilateral de silício. Eles são projetados para aplicações que requerem disparo Triac isolado.

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