O que acontecerá a um motor CC em derivação se o seu circuito de campo abrir enquanto ele estiver em funcionamento?

Passo 1

O enunciado trata de um motor CC em derivação (shunt), ou seja, o enrolamento de campo está ligado em paralelo com o armadura. A pergunta é: o que acontece se, durante o funcionamento, o circuito de campo abrir (isto é, I_f vai a zero)? Para responder, vamos usar as equações fundamentais do motor CC: torque e força contraeletromotriz.

Passo 2

A torque eletromagnético é dado por
T = K\,\Phi\,I_a
e a força contraeletromotriz pela
E = K\,\Phi\,\omega,
onde
\Phi é o fluxo de campo,
I_a é a corrente de armadura,
\omega é a velocidade angular,
K é constante de máquina.

Passo 3

Se o circuito de campo abrir, o fluxo cai a praticamente zero ( \Phi\to0). Então:
  • Na equação do torque, T = K\,\Phi\,I_a\approx0 para qualquer I_a finita.
  • Na equação da FEM, E = K\,\Phi\,\omega\approx0 a não ser que \omega cresça muito.
Para a tensão de alimentação V fixa, vale
V = E + I_a R_a \quad\Longrightarrow\quad I_a \approx \frac{V}{R_a},
já que E\approx0.

Passo 4

Como \Phi é quase zero, para a máquina gerar FEM suficiente para equilibrar V ela precisa acelerar (aumentar \omega) até que a perda ôhmica I_aR_a chegue em V. Isso leva a:
  • Corrente de armadura no máximo possível ( I_a\approx V/R_a).
  • Aceleração “desenfreada” da velocidade (runaway), limitada só por atrito e saturação magnética.
  • Sobrecarga e aquecimento do enrolamento de armadura, risco de quebra mecânica por overspeed.

Resposta

Quando o circuito de campo abrir, o motor perderá fluxo, a corrente de armadura irá a V/R_a e a velocidade irá crescer de forma descontrolada (velocidade de fuga), com alto risco de aquecimento e danos mecânicos.

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