8.4 Que efeito a reação de armadura tem sobre a característica de conjugado versus velocidade de um motor CC em derivação? Os efeitos da reação de armadura podem ser sérios? O que se pode fazer para remediar esse problema?

Passo 1

O enunciado pergunta qual é o efeito da reação de armadura sobre a característica torque versus velocidade de um motor CC em derivação, se esses efeitos podem ser sérios e como corrigi-los. Vamos usar as fórmulas básicas de máquina CC: a força contra-eletromotriz e o torque em função do fluxo e da corrente de armadura.

Passo 2

Sem levar em conta reação de armadura, o modelo de regime permanente de um motor CC shunt é dado por
E = k\,\varphi\,\omega
T = k\,\varphi\,I_a
onde E é a f.e.m., T é o torque, \omega a velocidade angular, I_a a corrente de armadura, \varphi o fluxo de polo e k uma constante da máquina. Como E = V - I_aR_a, obtemos
\omega = \frac{V - I_aR_a}{k\,\varphi} =\frac{V}{k\,\varphi}-\frac{R_a}{(k\,\varphi)^2}\,T.
Isso mostra uma relação aproximadamente linear entre \omega e T.

Passo 3

Quando aparece reação de armadura, a própria corrente I_a produz um campo que se opõe (componente demagnetizante) ao fluxo principal \varphi. Assim o fluxo efetivo cai com I_a, por exemplo
\varphi = \phi_0 - \alpha\,I_a,
onde \phi_0 é o fluxo sem carga e \alpha um coeficiente. A queda de \varphi faz com que, para o mesmo torque T, seja preciso aumentar I_a e a inclinação da reta \omega(T) fique maior. Em outras palavras, a característica de velocidade cai mais rápido com o aumento do torque e deixa de ser estritamente linear.

Passo 4

Esses efeitos podem ser pequenos em motores muito pequenos, mas em máquinas de médio e grande porte a distorção de fluxo causa:
– Maior queda de velocidade sob carga (menor rigidez de velocidade).
– Piora da comutação, gerando faíscas e desgaste de escovas.
– Redução do torque de partida e aquecimento irregular dos polos.

Passo 5

Para neutralizar a reação de armadura sem alterar o projeto principal do motor, usam-se:
– Deslocamento de escovas no sentido de neutralidade elétrica.
– Pólos de interpolo (pólos de comutação) instalados entre os polos principais, alimentados pela corrente de armadura, que criam campo de compensação local.
– Enrolamentos de compensação embutidos no carro-polo principal, ligados em série com a armadura, que anulam o componente demagnetizante.

Resposta

A reação de armadura em um motor CC shunt reduz o fluxo útil à medida que a corrente de armadura cresce, tornando a característica torque versus velocidade mais inclinada (maior queda de velocidade para dado torque) e prejudicando a comutação. Em máquinas maiores esses efeitos são significativos, levando a faíscas, aquecimento e instabilidade de velocidade. A solução é deslocar as escovas para o ponto de neutralidade elétrica e/ou usar pólos de interpolo e enrolamentos de compensação para cancelar o campo demagnetizante.