(a) Construa e explique a forma da curva característica de torque versus velocidade de uma máquina de indução. Mostre as regiões de operação de motor, gerador, frenagem regenerativa.
Passo 1
O enunciado pede para a gente “construir e explicar a forma da curva característica de torque versus velocidade de uma máquina de indução” e ainda mostrar onde ela opera como motor, gerador e em frenagem regenerativa.
Conteúdo: Máquinas elétricas de indução, característica torque × velocidade (ou torque × escorregamento).
O que vamos precisar:
Conteúdo: Máquinas elétricas de indução, característica torque × velocidade (ou torque × escorregamento).
O que vamos precisar:
- Entender o escorregamento
e como ele se relaciona com a velocidade de rotor . - Usar a expressão do torque em função de
. - Traduzir isso num gráfico e identificar as regiões de operação.
Passo 2
Teoria e fórmula do torque:
– Definição de escorregamento:
– Definição de escorregamento:
onde
é a velocidade síncrona e
a velocidade real do rotor.
– Expressão simplificada do torque eletromagnético em regime permanente:
– Expressão simplificada do torque eletromagnético
com
a tensão induzida,
e
resistência e reatância do circuito equivalente, e
constante que traduz todas as demais características da máquina.
Explicando a fórmula:
Explicando a fórmula:
- O numerador
faz o torque crescer quando aumenta (para ). - O denominador
começa pequeno e cresce mais rápido que , o que faz o torque eventualmente diminuir quando fica grande demais. - Em
(ou seja, ), o torque é zero.
Passo 3
Construindo a forma da curva e identificando as regiões:
- Em
( ), o torque vale que é chamado torque de partida. - À medida que
sobe de 0 até perto de , o torque aumenta até um máximo (torque de pico ou T<sub>max</sub>) e depois cai até zero em . - Para
( ), o torque é positivo: a máquina “puxa” o eixo, operando como motor. - Em
( ), o torque é zero: ponto de transição motor⇔gerador. - Se o rotor for forçado a girar mais rápido que
( ), o escorregamento fica negativo ( ), e a fórmula nos dá . Isso significa que a máquina está devolvendo potência à rede, operando como gerador. - A frenagem regenerativa é justamente essa região
: a máquina “frena” o motor ou veículo e manda energia de volta.
Resposta
A curva torque versus velocidade de uma máquina de indução tem forma de um “sino assimétrico”:
- Em
(escorregamento ) ela começa com o torque de partida; - Aumenta até um pico (
) quando ; - Cai até zero em
( ), ponto em que deixa de ser motor; - Para
( ), o torque fica negativo e a máquina vira gerador (regeneração/frenagem).