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 infinito.”
I - O motor CC com excitação série possui um elevado conjugado em baixa rotação.
II - O motor CC com excitação série possui uma baixa velocidade quando o motor está sem carga.
Explique quais estão corretas e justifique.
(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 infinito.”
II - O motor CC com excitação série possui uma baixa velocidade quando o motor está sem carga.
Passo 1
O enunciado pede que eu analise duas afirmativas sobre o motor de corrente contínua (CC) com excitação em série e diga quais estão corretas, justificando. As duas afirmações são:
- I — O motor CC com excitação série possui um elevado conjugado em baixa rotação.
- II — O motor CC com excitação série possui uma baixa velocidade quando o motor está sem carga.
Informações úteis dadas / implícitas:
- Trata‑se de um motor CC série: o enrolamento de campo está em série com o circuito do armadura.
- Foi mencionada a propriedade prática/teórica de que, quando o conjugado se aproxima de zero, a velocidade sobe muito — isso sugere risco de giro livre muito rápido (runaway) sem carga.
Passo 2
Vou explicar como é a ligação e quais correntes/fluxos aparecem, passo a passo, sem pular nada.
Num motor CC série o enrolamento de campo e o enrolamento da armadura estão em série. Logo:
onde
é a corrente no campo e
é a corrente na armadura. Isso significa que a mesma corrente que passa pela armadura também cria o campo magnético.
O fluxo magnético por polo
gerado pelo enrolamento de campo depende da corrente de excitação. Em regime linear (sem considerar saturação) pode escrever:
onde
é uma constante que relaciona corrente com fluxo (depende do número de espiras, geometria, etc.). Vou explicar depois a influência da saturação.
Passo 3
Agora a relação entre torque, corrente e fluxo — coisa central para entender as afirmativas.
A expressão geral do torque eletromagnético de um motor CC é
onde
é o conjugado (torque) mecânico e
é uma constante de construção do motor.
Substituindo
obtemos, no caso série (regime linear):
Interpretação direta e importante:
- O torque cresce com o quadrado da corrente:
. - No arranque (motor parado), a resistência total é pequena e a corrente
pode ser muito alta, portanto o torque de partida é alto — isso dá ao motor série um “alto torque de arranque”.
Passo 4
Agora a relação velocidade — para entender porque, sem carga, a velocidade sobe muito.
A equação de circuito da armadura relaciona tensão, contra‑força (back EMF) e queda resistiva:
onde
é a tensão aplicada,
é a força contra‑eletromotriz e
é a resistência total (armadura + conexões).
A força contra‑eletromotriz é proporcional ao fluxo e à velocidade angular
:
onde
é outra constante do motor.
Juntando as duas equações e usando
dá:
Isolando a velocidade:
Reescrevendo para interpretar melhor:
Análise qualitativa:
- Quando
é grande (por exemplo, sob carga alta ou no arranque), o primeiro termo é pequeno e fica baixa (velocidade pequena). - Quando
diminui (pouca carga), o termo aumenta muito; se teoricamente . Isso explica o risco de subida descontrolada de velocidade com pouca ou nenhuma carga.
Observação sobre saturação: na prática, para correntes muito baixas ou muito altas o fluxo
não varia estritamente como
porque o núcleo magnético entra em saturação. A saturação limita o crescimento do fluxo em correntes altas; entretanto, para correntes pequenas o fluxo cai e o efeito de “velocidade muito alta sem carga” permanece. Em resumo: saturação altera detalhes quantitativos, mas não remove o risco de runaway sem carga.
Passo 5
Interpretação das afirmativas à luz das relações acima:
- I — “O motor CC com excitação série possui um elevado conjugado em baixa rotação.”
Justificativa: Verdadeiro. Em baixa rotação a corrente de armadura
costuma ser alta (especialmente no arranque), e como
o torque eletromagnético é muito grande. Isso é a razão pela qual motores série são usados onde se quer alto torque de partida (ex.: tração, guindastes).
- II — “O motor CC com excitação série possui uma baixa velocidade quando o motor está sem carga.”
Justificativa: Falso. Sem carga a corrente
é muito pequena, o fluxo
cai e, pela equação
a velocidade aumenta muito quando
diminui. Teoricamente, conforme
e
,
. Portanto o motor série TEM tendência a atingir velocidades muito altas (não baixa velocidade) se for ligado sem carga — por isso a recomendação prática de ligá‑lo sempre com carga.
Passo 6
Resumo prático e dica de prova:
- Memorização útil para a prova: motor série = alto torque de partida (bom para carga inicial) e perigoso se funcionar sem carga (velocidade sobe muito).
- Se for pedir uma justificativa curta na prova, cite:
e (pela presença de na contra‑fem), e conclua I verdadeira e II falsa.
Resposta
I — Correta
II — Incorreta
II — Incorreta