O quê acontece se o motor CC série operar sem carga? Descreva o passo a passo da resposta do motor.
Passo 1
O enunciado pergunta o que ocorre quando um motor CC série funciona sem carga. O conteúdo envolve as equações de torque e de força contra-eletromotriz (FCEM), bem como a relação entre corrente, fluxo e velocidade. Para resolver, vamos usar:
onde
é o torque,
o fluxo,
a corrente,
a velocidade angular,
a FCEM,
a tensão aplicada,
a resistência total e
constantes do motor.
Passo 2
Expressando o torque em função da corrente: como
, vem
com
. A FCEM é
A equação elétrica em regime é
Passo 3
No instante de partida (
), a FCEM
, então a corrente é grande (
) e o torque
também é muito grande. Logo, o motor acelera rapidamente, pois o torque excede qualquer atrito interno ou carga zero.
Passo 4
À medida que a velocidade
cresce, a FCEM
aumenta (
), reduzindo a corrente
. Isso diminui o fluxo
(como
), o que por sua vez reduz ainda mais o torque disponível.
Passo 5
Como
aparece no denominador do regime estacionário
uma queda de
(e, portanto, de
) provoca aumento de
. Ou seja, à medida que o motor acelera, o fluxo cai, e isso permite que a velocidade suba ainda mais – produzindo um fenômeno de “runaway” (velocidade descontrolada).
Passo 6
Esse “runaway” só é limitado pelos atritos aerodinâmicos, pela resistência do ar, pelo atrito mecânico e, eventualmente, por vibrações ou ruptura do eixo. Na prática, o motor pode ultrapassar sua rotação máxima segura, sofrer superaquecimento ou até danos mecânicos graves.
Resposta
Sem carga o motor CC série entra em “runaway”: a corrente cai muito, reduzindo o fluxo, o que faz a velocidade crescer sem controle até ser limitada apenas pelas perdas mecânicas e pela resistência do ar, podendo causar danos ao conjunto.