Por que o controle de velocidade por tensão de terminal é limitado na faixa de funcionamento?
Passo 1
O enunciado pergunta por que, num motor de corrente contínua com controle de velocidade apenas pela tensão de armadura (tensão de terminal), não podemos variar a velocidade em qualquer valor, mas apenas numa faixa limitada. O conteúdo é de máquina de CC, e vamos precisar da equação de velocidade e da equação de torque para entender como a tensão de armadura impõe limites.
Passo 2
A equação de força contra-eletromotriz e a equação de torque do motor são, respectivamente,
onde
é a tensão de armadura,
é a f.c.e.m.,
a corrente de armadura,
a resistência de armadura,
a constante de máquina (fluxo constante) e
a velocidade angular.
Passo 3
Isolando
na primeira equação e substituindo
, obtemos
Para um dado torque
, usamos
, de modo que
Isso mostra que a velocidade depende diretamente de
, mas sofre perda proporcional ao torque por causa de
.
Passo 4
Da expressão acima decorrem dois limites:
- Máxima velocidade: quando
(quase sem carga), a velocidade máxima é
Como
não pode exceder a tensão de alimentação
, não dá para ultrapassar essa velocidade.
2. Mínima velocidade em carga: para suportar um torque , a tensão mínima deve satisfazer
2. Mínima velocidade em carga: para suportar um torque
Abaixo desse
, não há tensão suficiente para vencer a queda
e o motor não consegue entregar o torque exigido.
Passo 5
Portanto, o controle apenas pela tensão de armadura só funciona enquanto estivermos entre essas duas extremidades:
– acima da tensão mínima necessária ao torque pedido, para não faltar armadura,
– e abaixo da tensão máxima de alimentação, para não saturar ou exceder o limite do inversor/fonte.
Fora dessa “faixa de funcionamento” a variação de não garante torque nem segurança, exigindo outro método (por exemplo, enfraquecimento de campo) para alcançar velocidades maiores.
– acima da tensão mínima necessária ao torque pedido, para não faltar armadura,
– e abaixo da tensão máxima de alimentação, para não saturar ou exceder o limite do inversor/fonte.
Fora dessa “faixa de funcionamento” a variação de
Resposta
O controle de velocidade por tensão de terminal fica restrito à região em que a tensão de armadura é suficiente para fornecer o torque desejado (não pode cair abaixo de
) e ao mesmo tempo não ultrapassa a tensão máxima de alimentação. Fora dessa faixa, a velocidade não pode ser ajustada só pela variação de
.