Diversos motores CC são usados na maioria das aeronaves modernas.
Por exemplo, um motor de partida CC é usado em praticamente todas as aeronaves, com exceção de algumas antiguidades e em grandes aviões comerciais.
Existe uma ampla variedade de motores CC, mas todos têm um elemento em comum: deve haver pelo menos dois campos magnéticos em cada motor.
Um campo magnético é o estator (ou componente estacionário) e um ímã é o rotor (o componente rotacional).
Os motores CC podem ser construídos com um ímã permanente e um eletroímã; estes são chamados de motores de ímã permanente.
Esses motores usam um projeto simples, mas geralmente têm baixa potência.
O ímã permanente normalmente é projetado para atuar como estator do motor.
Os motores CC também podem ser projetados com um eletroímã para o rotor e o estator; esses motores são chamados de motores de eletroímã.
Como produzem o máximo de torque e de potência nominal, os motores CC de eletroímã são muito mais comuns nas aeronaves típicas.
A Figura abaixo mostra a diferença básica entre um motor de ímã permanente e um motor de eletroímã.
Três motores CC de eletroímã são os com excitação em série, excitação em derivação ou excitação composta, dependendo da estrutura dos enrolamentos do campo com relação ao circuito da armadura (ver Figura seguinte).
Em um motor em série, as bobinas de campo são conectadas em série com a armadura, como mostrado na Figura (a) acima.
Como toda a corrente usada pelo motor deve fluir através do campo e da armadura, fica evidente que o fluxo da armadura e do campo será forte.
O maior fluxo de corrente através do motor ocorrerá quando o motor está dando partida; logo, o torque de partida será alto.
Um motor desse tipo é muito útil em instalações nas quais a carga é aplicada continuamente ao motor e nas quais a carga é pesada quando o motor dá a partida.
Em aeronaves, os motores em série são usados para operar motores de partida, trens de pouso e equipamentos semelhantes.
Em todos esses casos, o motor deve dar partida com uma carga relativamente pesada; o alto torque de partida do motor em série é especialmente adequado para essa condição.
Se um motor em série não é conectado mecanicamente a uma carga, a velocidade do motor continua a aumentar enquanto a força contraeletromotriz estiver significativamente abaixo da FEM aplicada.
A velocidade pode aumentar muito acima da velocidade operacional normal do motor, despedaçando a armadura devido à força centrífuga desenvolvida pela rotação rápida.
Um motor em série deve sempre ser conectado mecanicamente a uma carga para impedir que ele se “desgoverne”.
O motivo para o aumento de velocidade quando um motor em série não move um carga pode ser compreendido se considerarmos o comportamento do campo desse motor.
À medida que a velocidade do motor aumenta, a FCEM aumenta também.
Com o aumento da FCEM, no entanto, a corrente do campo diminui.
Lembre-se que o campo está em série com a armadura e que, como a FCEM faz com que a corrente da armadura diminua, ele deve necessariamente causar uma redução na corrente do campo.
Isso enfraquece o campo de forma que a FCEM não consegue se acumular suficientemente para se opor à tensão aplicada.
Uma corrente continua a fluir através da armadura e do campo, e o torque resultante aumenta a velocidade da armadura ainda mais.
Em um motor em derivação, as bobinas de campo são conectadas em paralelo com a armadura (ver Figura (b) acima).
O motor em derivação muitas vezes é chamado de motor de excitação em paralelo.
A bobina de campo em derivação deve ter resistência suficiente para limitar a corrente do campo àquela necessária para a operação normal, pois a FCEM da armadura não atuará de forma a reduzir a corrente do campo.
Como a tensão aplicada ao campo à velocidade operacional será praticamente a mesma que a tensão aplicada ao motor como um todo, seja qual for a FCEM, a resistência do campo deve ser muitas vezes a resistência da armadura.
Em geral, isso é possível pelo enrolamento das bobinas de campo com muitas voltas de fio fino.
O resultado dessa estrutura é que o motor tem um torque de partida baixo devido à fraqueza do campo.
À medida que a armadura de um motor em derivação ganha velocidade, a corrente da armadura diminui devido à FCEM e a corrente do campo aumenta.
Isso causa um aumento correspondente no torque até que a FCEM seja quase igual à FEM aplicada; nesse ponto, o motor opera em sua velocidade normal.
Essa velocidade é quase constante para todas as cargas razoáveis.
Quando uma carga é aplicada a um motor em derivação, há uma ligeira redução de velocidade.
Isso faz com que a FCEM diminua e a FEM líquida na armadura aumente.
Como a resistência da armadura é baixa, um ligeiro aumento na FEM líquida causa um aumento relativamente grande na corrente da armadura, o que por sua vez aumenta o torque.
Isso impede uma redução adicional da velocidade e, na verdade, mantém a velocidade em um ponto apenas ligeiramente inferior à velocidade encontrada na ausência de uma carga.
O fluxo de corrente aumenta até um nível suficiente para manter a velocidade contra a carga maior.
Devido à capacidade do motor em derivação de manter uma velocidade quase constante sob uma ampla variedade de cargas, ele também é chamado de motor de velocidade constante.
Os motores em derivação são utilizados quando a carga é pequena no início e aumenta à medida que a velocidade do motor também aumenta.
Cargas típicas desse tipo incluem ventiladores elétricos, bombas centrífugas e bombas sobrealimentadoras.
Quando um motor possui um campo em série e um campo em paralelo (Figura (c) acima), ele é chamado de motor composto.
Esse tipo de motor combina as características dos motores em série e em derivação; ou seja, seu torque inicial é forte, como os motores em série, mas sua velocidade não se excede quando a carga é leve.
Isso ocorre porque o enrolamento em derivação mantém um campo que permite que a FCEM aumente o suficiente para compensar a FEM aplicada.
Quando a carga em um motor composto aumenta, a velocidade do motor diminui mais do que em um motor em derivação, mas o motor composto fornece uma velocidade suficientemente constante para muitas aplicações.
Os motores compostos são usados para operar máquinas sujeitas a uma ampla variedade de cargas.
Em aeronaves, eles são usados para acionar bombas hidráulicas, que podem operar em condições que vão desde a ausência de carga até a carga máxima.
Nem um motor em derivação nem um motor em série atenderiam esses requisitos satisfatoriamente.