Partindo da premissa que um motor CC em derivação já está funcionando com carga e com uma certa rotação, o quê acontece se você aumentar a carga, dentro dos seus limites operacionais?

Passo 1

O enunciado diz que temos um motor CC em derivação (shunt) já em funcionamento, alimentado por tensão constante, com sua corrente de campo estabelecida e girando a uma certa velocidade sob carga. A pergunta é: o que ocorre se aumentarmos a carga (dentro dos limites do motor)? Para responder vamos usar dois pontos da teoria de motores CC:
  1. A relação entre torque e corrente de armadura
  2. A equação de tensão (e a força contraeletromotriz)

Passo 2

Em regime permanente o torque desenvolvido T pelo motor equilibra o torque da carga T_{\rm carga}. A equação do torque num motor CC em derivação é
T = k_T\,\Phi\,I_a
onde k_T é constante do motor, \Phi é o fluxo de campo (quase constante em derivação) e I_a é a corrente de armadura. Se aumentamos T_{\rm carga}, o motor precisa de mais torque para manter equilíbrio.

Passo 3

Para produzir maior torque T sem alterar \Phi, a única variável que pode subir é I_a. Ou seja, ao aumentarmos a carga o motor “puxa” mais corrente de armadura para elevar o torque:
\Delta T>0\quad\Longrightarrow\quad\Delta I_a>0.

Passo 4

No instante em que a carga aumenta, o torque exigido supera o torque disponível e o motor desacelera ligeiramente. Essa desaceleração faz cair a força contraeletromotriz (FCCM) E, pois
E = k_E\,\Phi\,\omega
e \omega (velocidade angular) diminui. Como a tensão de alimentação V é fixa, a queda de E provoca um aumento momentâneo da tensão líquida V - E sobre a resistência de armadura R_a, elevando a corrente:
I_a = \frac{V - E}{R_a}\quad\Longrightarrow\quad I_a\uparrow.

Passo 5

O aumento de I_a gera maior torque, fazendo o motor retomar o giro até um novo ponto de equilíbrio entre torque e carga. Nesse novo regime:
  • A velocidade \omega fica ligeiramente menor do que antes do acréscimo de carga.
  • A corrente de armadura I_a fica maior para suprir o torque extra.
  • A corrente de campo praticamente não se altera, pois está em derivação e a tensão é constante.

Resposta

Ao aumentar a carga, o motor desacelera momentaneamente, a FCCM cai, o que eleva a corrente de armadura e, portanto, o torque. Em seguida o motor estabiliza numa rotação um pouco menor, com armadura circulando mais corrente para dar o torque adicional.

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