Qual a principal aplicação de um motor CC shunt (derivação ou paralela)? Dica: pense numa aplicação onde utiliza-se um motor de corrente contínua e que este motor necessite de valores de conjugado e de velocidade conforme o tipo de ligação (neste caso a ligação dos enrolamentos do motor CC em shunt).
Passo 1
O que o enunciado pergunta: qual é a principal aplicação de um motor CC ligado em shunt (derivação/paralela).
O que ele dá como pista: pensar numa aplicação em que se usa motor CC e que esse motor necessite de valores de conjugado e de velocidade conforme o tipo de ligação (aqui, ligação em shunt).
Resumo do que preciso responder: indicar a aplicação típica onde a característica de um motor shunt (com seus comportamentos de torque e velocidade) é desejada.
O que ele dá como pista: pensar numa aplicação em que se usa motor CC e que esse motor necessite de valores de conjugado e de velocidade conforme o tipo de ligação (aqui, ligação em shunt).
Resumo do que preciso responder: indicar a aplicação típica onde a característica de um motor shunt (com seus comportamentos de torque e velocidade) é desejada.
Passo 2
Descrição física e elétrica básica do motor CC em shunt (sem resolver nada ainda).
- Num motor CC em shunt, o enrolamento de campo (indução magnética) está ligado em paralelo com o enrolamento do armadura (indutor/rotor) à mesma fonte.
- Existem duas correntes principais: a corrente de campo
que passa pelo enrolamento de campo, e a corrente de armadura que passa pela armadura. - A tensão de alimentação é
(mesma nos dois enrolamentos).
Essa topologia faz com que o fluxo magnéticogerado pelo enrolamento de campo seja, em regime, praticamente constante (ou controlável independentemente) porque é quase independente de .
Passo 3
Leis e fórmulas essenciais — vou explicar cada variável e por que elas importam.
- Equação da tensão no circuito de armadura:
onde
é a tensão de alimentação,
é a força contra-eletromotriz (f.c.e.m., gerada pelo rotor),
é a corrente de armadura e
é a resistência da armadura. Essa equação vem da lei de Kirchhoff aplicada ao circuito do rotor.
- Relação entre velocidade mecânica e f.c.e.m.:
onde
é constante de máquina (depende de construção),
é o fluxo por polo (proporcional a
) e
é a velocidade angular do rotor. Isso diz que a f.c.e.m. cresce com a velocidade e com o fluxo.
- Equação do torque eletromagnético:
onde
é o torque produzido. Isso mostra que o torque é proporcional ao fluxo e à corrente de armadura.
Expliquei as variáveis:
(tensão),
(corrente de armadura),
(resistência de armadura),
(f.c.e.m.),
(constante),
(fluxo de campo),
(velocidade) e
(torque).
Passo 4
Derivar a relação entre velocidade e carga para entender o comportamento em shunt.
A partir de e
temos:
A partir de
Isolando
,
Interpretação didática: se
é praticamente constante (situação típica em shunt porque o enrolamento de campo é independente), então a velocidade
depende principalmente de
e de
. Como
é geralmente pequeno, o termo
varia pouco mesmo quando a carga (e portanto
) aumenta; assim a queda de velocidade ao aumentar a carga é pequena — ou seja, o motor shunt apresenta boa regulação de velocidade (velocidade quase constante com variação de carga). Isso é fundamental para aplicações que precisam de velocidade estável.
Passo 5
Como o torque se comporta e como isso afeta a escolha da aplicação.
Da fórmula : com
quase constante, o torque é praticamente proporcional à corrente de armadura
. Ou seja, quando a carga aumenta,
sobe e o motor fornece mais torque proporcionalmente. Ponto importante: o torque de partida de um shunt é moderado (não tão alto quanto no motor série), porque a corrente inicial é limitada pela resistência do circuito de armadura. Portanto, motores shunt não são a melhor escolha quando se precisa de um torque de partida extremamente grande (ex.: arrancar montes pesados sem redução).
Da fórmula
Passo 6
Conclusão: que tipo de aplicação tira vantagem dessas características?
- Característica desejada: velocidade quase constante com variação de carga e possibilidade de controlar a velocidade suavemente (por exemplo, alterando
via resistência no campo — “enfraquecimento de campo” para aumentar velocidade). - Aplicações típicas: acionamentos de máquinas onde se exige velocidade constante e controle preciso, como máquinas-ferramenta (tornos, furadeiras, retíficas), transportadores (esteiras), bombas e ventiladores quando se quer manter rotação estável, e outros sistemas industriais de acionamento onde o torque varia com a carga mas a velocidade deve permanecer quase fixa.
- Observação prática: para aplicações que precisam de torque de arranque muito alto (ex.: guindastes, locomotivas elétricas no passado), prefere-se motor série ou arranques especiais. Para velocidade ajustável com boa regulação, prefere-se shunt (ou excição separada).
Passo 7
Como usar isso na prova — “o que dizer” se pedirem a aplicação:
Diga que um motor CC em shunt é usado quando se quer manter velocidade quase constante diante de variações de carga, e que é comum em máquinas‑ferramenta e acionamentos industriais onde controle fino de velocidade é importante. Explique rapidamente por que: porque em shunt é aproximadamente constante, então
varia pouco com a carga (ver fórmula) e o torque se ajusta via
. Se precisar justificar numericamente, escreva a equação
e comente que
pequeno torna a variação de
pequena para variações razoáveis de
.
Diga que um motor CC em shunt é usado quando se quer manter velocidade quase constante diante de variações de carga, e que é comum em máquinas‑ferramenta e acionamentos industriais onde controle fino de velocidade é importante. Explique rapidamente por que: porque em shunt
Resposta
Acionamento de máquinas que exigem velocidade praticamente constante apesar de variações de carga — tipicamente máquinas‑ferramenta (tornos, furadeiras, retíficas) e outros acionamentos industriais com necessidade de regulação de velocidade; a ligação em shunt oferece boa manutenção de velocidade e controle por variação do campo.