Ranhuramento em Comutadores de Máquinas de Corrente Contínua

Esse trabalho apresenta um problema antigo nos conversores rotativos do Metrô de Belo Horizonte: a formação de sulcos radiais, numerosos e aleatórios em todo o perímetro da pista do comutador, denominado ranhuramento. Tal problema não prejudica de forma direta o funcionamento do equipamento, porém reduz a vida útil dos comutadores, causa transtornos durante as manutenções e facilita o surgimento de surtos.
Baseado no manual do fabricante, descreveu-se a função e as características elétricas principais do conversor. Utilizando conceitos de eletromagnetismo, circuitos elétricos e máquinas elétricas, foram explicados o funcionamento e o controle da máquina empregando diagramas e esquemas da montadora dos trens. 
Buscou-se esclarecer, por intermédio da literatura clássica sobre comutação, a importância da formação consolidada do filme, citando eventos relacionados às máquinas que operam sem a observância desse fator. Levantou-se as possíveis causas teóricas do ranhuramento, propondo ações que pudessem mitigar ou eliminar esse problema.
Foi desenvolvido um método de medição e cálculo para que se obtivesse a corrente média de operação do conversor. Buscou-se elaborar, construir e utilizar um dispositivo mecânico de rotação, que associado a um dinamômetro digital pudesse medir a força de atrito do contato escova-coletor. Mediu-se a variação da temperatura de comutação no contato por meio de sensor inserido no corpo das escovas. Assim, foram traçadas as curvas de força de atrito e temperatura no tempo para cada possível configuração a ser testada na operação.
Com base nos ensaios e medições realizados na oficina, foram implementadas propostas para o teste em operação com segurança, como, por exemplo: a mudança do tipo de escova, a variação da pressão de mola e a possibilidade da retirada de escovas para aumentar a densidade de corrente. Calculou-se os valores de desgaste médio das escovas em teste, explicitando qualquer anomalia que pudesse ocorrer.
Utilizando o ensaio de aquecimento da escova com maçarico e imersão em álcool, foi possível inspecionar a existência de cobre incrustado nos poros da face de algumas das escovas em teste, demonstrando o início do ranhuramento.
Os resultados positivos encontrados nos testes em operação corroboraram com os obtidos na oficina, demonstrando a solidez da tese.