Analise as seguintes afirmativas:
(Analista Judiciário - TRF 6{ }^{\mathrm{a}} Região):
“Um motor CC série deve ser ligado apenas com carga, uma vez que, quando o conjugado desse típo de motor se aproxima de zero, a velocidade do motor sobe, teoricamente, até o ínfínito.”
I - O motor CC com excitação série possui um elevado conjugado em baixa rotação.

Passo 1

O enunciado apresenta a seguinte afirmação geral (entre aspas): “Um motor CC série deve ser ligado apenas com carga, uma vez que, quando o conjugado desse tipo de motor se aproxima de zero, a velocidade do motor sobe, teoricamente, até o ínfínito.”
Em seguida há a afirmativa I: “O motor CC com excitação série possui um elevado conjugado em baixa rotação.”
O que nos pedem: verificar se a afirmação geral e a afirmativa I estão corretas, justificando passo a passo.
Informações dadas explicitamente: o tipo de máquina é um motor de corrente contínua com excitação série (campo em série com o induzido). Não há valores numéricos adicionais.

Passo 2

Conceito básico útil: relação entre conjugado (torque), corrente e fluxo em um motor CC.
Apresento a fórmula fundamental do torque em um motor CC:
T = k_t \,\Phi\, I_a,
onde:
  • T é o conjugado (torque) desenvolvido pelo motor;
  • k_t é uma constante geométrica/ de construção do motor (dependente do número de espiras, comprimento do entreferro etc.);
  • \Phi é o fluxo magnético por polo (em Wb);
  • I_a é a corrente no circuito do armadura (em A).
    Explicação: o torque nasce da interação entre o campo magnético (fluxo \Phi) e a corrente que percorre o circuito do armadura. Se um dos dois aumenta, o torque aumenta (proporcionalmente).

Passo 3

Característica de excitação série: o enrolamento de campo está em série com a armadura, logo a mesma corrente percorre ambos. Logo:
I_f = I_a,
onde I_f é corrente no campo. Em situações em que o núcleo não está saturado, o fluxo produzido pelo enrolamento de campo é aproximadamente proporcional à corrente:
\Phi \approx k_f\, I_a,
onde k_f é outra constante (dependente do número de espiras do campo, permeabilidade, etc.). Explicação: mais corrente no campo → mais fluxo; como campo está em série, maior corrente de armadura implica maior fluxo.

Passo 4

Combinação das duas relações para entender o comportamento do torque em função da corrente. Substituindo \Phi em T = k_t \Phi I_a:
T \approx k_t (k_f I_a) I_a = (k_t k_f)\, I_a^2.
Conclusão prática: para um motor CC série (em região não saturada), o torque é aproximadamente proporcional ao quadrado da corrente, T \propto I_a^2.
Interpretação didática: quando o motor está parado ou em baixa rotação, a força contra-eletromotriz (back-emf) é pequena, então a corrente pode ser grande (limitada basicamente pela resistência total do circuito), o que gera um torque de arranque muito elevado. Por isso dizemos que motores série têm elevado torque em baixa rotação/na partida.

Passo 5

Agora vamos relacionar velocidade, corrente e fluxo para ver o fenômeno de “subida de velocidade” quando o torque tende a zero. A tensão aplicada V aparece na armadura como soma da força contra-eletromotriz E e da queda ôhmica:
V = E + I_a R,
onde R é a resistência total série (armadura + campo) e
E = k_e \,\Phi\, \omega,
sendo:
  • E a força contra-eletromotriz (em V);
  • k_e uma constante (relacionada a construção);
  • \omega a velocidade angular (em rad/s).
    Substituindo E e \Phi \approx k_f I_a obtemos:
V = k_e (k_f I_a) \omega + I_a R.
Isolando \omega:
\omega = \frac{V - I_a R}{k_e k_f I_a}.
Observe o comportamento quando o conjugado (torque) exigido pela carga cai para zero: isso implica que a corrente de armadura I_a tende a um valor muito pequeno (praticamente zero). Se I_a \to 0, o denominador k_e k_f I_a \to 0 e o numerador tende a V, logo teoricamente
\omega \to \infty.
Interpretação: com corrente muito baixa, o fluxo \Phi também cai (porque está em série) e a força contra-eletromotriz E = k_e \Phi \omega fica pequena a menos que \omega aumente muito; o motor acelera até que a queda ôhmica e o aumento de velocidade equilibrem a tensão aplicada. Na teoria ideal (sem perdas e sem saturação) isso leva a velocidade sem limite quando não há carga — por isso é perigoso ligar um motor série sem carga.

Passo 6

Limitações práticas — por que “teoricamente até o infinito” não acontece na prática: saturação magnética, atrito, perdas aerodinâmicas e limites mecânicos. Explico brevemente:
  • Saturação: para correntes altas a relação \Phi \approx k_f I_a deixa de ser linear; isso modifica as relações, mas não elimina o fato de que \Phi decresce com I_a quando I_a é pequeno.
  • Perdas mecânicas e arrasto de ventoinha aumentam com velocidade e equilibram em alguma velocidade finita.
  • Limites mecânicos do motor impedem explodir até infinito.
    Mesmo assim, o comportamento de risco (forte aceleração sem carga) existe e é suficiente para recomendar que motores série não sejam acionados sem carga.

Passo 7

Resposta direta às duas afirmações com base nas deduções:
  • A frase do enunciado ("…deve ser ligado apenas com carga, … velocidade sobe … até o infinito") descreve corretamente o problema do motor CC série sem carga (o efeito teórico de runaway de velocidade).
  • A afirmativa I afirma que o motor CC série possui elevado conjugado em baixa rotação — isso decorre diretamente de T \propto I_a^2 e do fato de que na partida a corrente pode ser muito grande; portanto I é verdadeira.

Resposta

Enunciado: Verdadeiro.
I: Verdadeira.

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