Em um motor CC de campo independente. O aumento da tensão do campo provoca a diminuição da velocidade da máquina. A causa disto é porque o aumento da tensão do campo provoca:
a) O aumento da resistência de campo e consequente diminuição do fluxo.
b) A diminuição da resistência de campo e consequente aumento do fluxo.
c) A diminuição da corrente de campo e consequente aumento do fluxo.
d) O aumento da corrente de campo e consequente aumento do fluxo.
a) O aumento da resistência de campo e consequente diminuição do fluxo.
b) A diminuição da resistência de campo e consequente aumento do fluxo.
c) A diminuição da corrente de campo e consequente aumento do fluxo.
d) O aumento da corrente de campo e consequente aumento do fluxo.
Passo 1
O enunciado diz que, em um motor CC de campo independente, o aumento da tensão do campo provoca diminuição da velocidade da máquina. Pergunta: qual é a causa disso entre as alternativas dadas?
As alternativas são:
a) O aumento da resistência de campo e consequente diminuição do fluxo.
b) A diminuição da resistência de campo e consequente aumento do fluxo.
c) A diminuição da corrente de campo e consequente aumento do fluxo.
d) O aumento da corrente de campo e consequente aumento do fluxo.
a) O aumento da resistência de campo e consequente diminuição do fluxo.
b) A diminuição da resistência de campo e consequente aumento do fluxo.
c) A diminuição da corrente de campo e consequente aumento do fluxo.
d) O aumento da corrente de campo e consequente aumento do fluxo.
Vou listar claramente as informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
- Trata-se de um motor CC de campo independente (campo excitado por fonte separada).
- A tensão do campo é aumentada e, empiricamente, a velocidade da máquina diminui.
- Quer-se identificar qual efeito no circuito de campo (resistência, corrente, fluxo) explica isso.
Passo 2
Explicação básica do circuito de campo (uma mini-aula): o enrolamento de campo tem uma resistência fixa
. Pela Lei de Ohm, a corrente de campo
é dada por
onde
é a tensão aplicada ao circuito de campo. Portanto, se
é constante, aumentar
aumenta
. O fluxo por polo
no motor, na região linear do circuito magnético, é aproximadamente proporcional a
:
Isso significa que aumentar
tende a aumentar
e, consequentemente, aumentar
. (Obs.: em níveis muito altos pode ocorrer saturação magnética, mas em condições normais de operação a proporcionalidade é válida.)
Passo 3
Mini-aula sobre a equação do circuito de armadura e a fem induzida: a tensão aplicada ao enrolamento de armadura
é equilibrada pela fem (força eletromotriz) induzida
e pela queda de tensão ôhmica na armadura
:
A fem induzida é proporcional ao fluxo por polo e à velocidade angular:
onde
é uma constante do motor (depende das características geométricas e do circuito),
é o fluxo por polo e
é a velocidade angular.
Passo 4
Mini-aula sobre torque: o torque eletromagnético do motor é dado por
onde
é a corrente de armadura. Em regime de operação com uma carga mecânica fixa, o torque requerido pela carga
é (aproximadamente) constante.
Passo 5
Agora fazemos uma análise algébrica para ver como
depende de
quando a carga
é fixa. Da expressão do torque:
Substituindo
na equação do circuito de armadura para obter
:
Como
, obtemos
Passo 6
Interpretação da expressão obtida: a velocidade
aparece como soma de dois termos que dependem negativamente de
:
Se
aumenta (ou seja, mais fluxo por polo), ambos os termos diminuem (o primeiro por
, o segundo por
), portanto
diminui. Em palavras: aumentar o fluxo exige menor corrente de armadura para gerar o mesmo torque, o que reduz as quedas ôhmicas e altera a fem induzida, mas o efeito combinado é que a velocidade de equilíbrio cai quando
aumenta.
Passo 7
Aplicando isso às alternativas:
- a) Diz que aumentar a tensão do campo aumenta a resistência de campo e diminui o fluxo. Isso não faz sentido físico: a resistência
é uma característica do enrolamento e não aumenta só porque a tensão aumentou. Logo (a) é falsa. - b) Diz que a diminuição da resistência de campo causa aumento do fluxo. O enunciado fala em aumento de tensão, não em mudança de resistência; além disso não há razão para
diminuir. Logo (b) é incorreta. - c) Diz que a corrente de campo diminui e provoca aumento do fluxo — contradictório: menor corrente de campo não aumenta fluxo. Além disso, aumentar a tensão do campo não faz a corrente diminuir (salvo fenômenos estranhos). Logo (c) é falsa.
- d) Diz que ocorre aumento da corrente de campo e consequente aumento do fluxo. Isso é coerente com
(se constante) e com ; e, como mostramos, aumento de leva à diminuição da velocidade. Portanto (d) é a alternativa correta.
Passo 8
Resumo final didático e motivacional: aumentar a tensão do campo num motor de campo independente aumenta a corrente no enrolamento de campo (porque
), isso aumenta o fluxo por polo
, e pelo efeito mostrado nas fórmulas a velocidade em regime cai. É um mecanismo clássico usado em controle de velocidade de motores CC: reforçar o campo reduz a velocidade (controle por campo), enquanto enfraquecer o campo aumenta a velocidade (até limites práticos).
Resposta
d) O aumento da corrente de campo e consequente aumento do fluxo.