Analise as seguintes afirmativas:
(Analista Judiciário - TRF
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.
(Analista Judiciário - TRF
“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.”
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.
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:
Apresento a fórmula fundamental do torque em um motor CC:
onde:
-
é o conjugado (torque) desenvolvido pelo motor; -
é uma constante geométrica/ de construção do motor (dependente do número de espiras, comprimento do entreferro etc.); -
é o fluxo magnético por polo (em Wb); -
é a corrente no circuito do armadura (em A).
Explicação: o torque nasce da interação entre o campo magnético (fluxo) 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:
onde
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:
onde
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
em
:
Conclusão prática: para um motor CC série (em região não saturada), o torque é aproximadamente proporcional ao quadrado da corrente,
.
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.
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
aparece na armadura como soma da força contra-eletromotriz
e da queda ôhmica:
onde
é a resistência total série (armadura + campo) e
sendo:
-
a força contra-eletromotriz (em V); -
uma constante (relacionada a construção); -
a velocidade angular (em rad/s).
Substituindoe obtemos:
Isolando
:
Observe o comportamento quando o conjugado (torque) exigido pela carga cai para zero: isso implica que a corrente de armadura
tende a um valor muito pequeno (praticamente zero). Se
, o denominador
e o numerador tende a
, logo teoricamente
Interpretação: com corrente muito baixa, o fluxo
também cai (porque está em série) e a força contra-eletromotriz
fica pequena a menos que
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
deixa de ser linear; isso modifica as relações, mas não elimina o fato de que decresce com quando 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
e do fato de que na partida a corrente pode ser muito grande; portanto I é verdadeira.
Resposta
Enunciado: Verdadeiro.
I: Verdadeira.
I: Verdadeira.