Sobre os métodos mais comuns de controle de velocidade em motores CC, marque se as afirmativas estão corretas ou não com V ou F, explicando sua resposta em cada situação.
a.
Controle da corrente de campo;
b. □ ) Variação da resistência associada ao circuito da armadura;
c.
) Variação das tensões dos terminais da armadura.
a.
b. □ ) Variação da resistência associada ao circuito da armadura;
c.
Passo 1
O enunciado dá três afirmativas sobre métodos de controle de velocidade em motores CC e pede que eu marque cada uma com
(verdadeira) ou
(falsa) e explique a razão em cada caso. As afirmativas são:
- a.
Controle da corrente de campo; - b.
Variação da resistência associada ao circuito da armadura; - c.
Variação das tensões dos terminais da armadura.
O que é pedido: para cada item, dizer se é correto como método de controle de velocidade e justificar por que é correto ou não.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação elétrica básica do circuito da armadura e a relação eletromagnética que liga velocidade e fluxo, porque essas fórmulas mostram imediatamente como cada método atua.
- Equação do circuito da armadura (lei de Kirchhoff/queda de tensão):
onde:
-
é a tensão aplicada aos terminais da armadura, -
é a força contra-eletromotriz (f.e.m.) induzida na armadura, -
é a corrente na armadura, -
é a resistência total do circuito da armadura (inclui a resistência do enrolamento e qualquer resistência externa série). -
Relação entre f.e.m. e velocidade:
onde:
-
é uma constante do motor (depende do enrolamento e construção), -
é o fluxo por polo (proporcional à corrente de campo), -
é a velocidade angular do rotor (por exemplo, em rad/s).
Juntando as duas equações, isolamos a velocidade:
Essa fórmula é a chave: ela mostra como
,
,
e
influenciam
.
Vou explicar com calma o que cada termo faz fisicamente:
- O numerador
é a f.e.m. efetiva disponível para “girar” a máquina; se aumenta, (e portanto ) tende a aumentar; se aumenta (mais queda de tensão na resistência), diminui e diminui. - O denominador
mostra que, para mesma , quanto maior o fluxo , menor a velocidade : velocidade é inversamente proporcional ao fluxo.
Passo 3
O que significa controlar a corrente de campo: alterar
(corrente do enrolamento de campo) muda o fluxo
(pois
em regime linear).
Usando a fórmula:
se
diminui (campo enfraquecido), o denominador diminui e, para praticamente a mesma
e
, a velocidade
aumenta. Se
aumenta (campo mais forte),
diminui.
Conclusão e observações didáticas:
- Portanto, controlar a corrente de campo é um método válido de controlar velocidade: marca-se como verdadeiro.
- Uso prático: é especialmente útil para obter velocidades acima da velocidade base (weak-field speed control). Não é eficiente/seguro para baixo giro em situações que exigem grande torque, porque reduzir
reduz também a capacidade de produzir torque (torque ), podendo causar queda de torque e instabilidade. - Exemplo simples (sem cálculo complexo): se tudo mais for quase constante e eu reduzir
pela metade, a velocidade tende a dobrar (aproximação quando é pequeno).
Passo 4
O que significa variar a resistência na armadura: acrescentar uma resistência série
altera o termo
da fórmula. A equação fica
Efeito direto:
- Aumentar
aumenta a queda de tensão , reduzindo o numerador e, portanto, reduzindo . - Diminuir
tem o efeito oposto (aumenta até o limite imposto por e ).
Conclusão e observações didáticas:
- Logo, variar a resistência do circuito da armadura é de fato um método de controle de velocidade — marca-se como verdadeiro.
- Porém: é ineficiente energeticamente porque a potência
é dissipada em calor. Por isso, é usado apenas em aplicações simples, em motores pequenos ou como método de partida (limitar corrente de partida), não sendo o preferido para controle contínuo de velocidade em sistemas modernos. - Também tem limite prático: não permite aumentar a velocidade acima da que o
impõe; só reduz a velocidade (quando se aumenta a resistência).
Passo 5
O que significa variar
: alterar diretamente a tensão aplicada à armadura (por exemplo, com um conversor eletrônico de tensão, variação de tensão de alimentação, controle por PWM/chopper, etc.).
Da fórmula:
fica claro que aumentando
o numerador aumenta e, portanto,
tende a aumentar; reduzindo
,
diminui.
Conclusão e observações didáticas:
- Portanto, variar a tensão nos terminais da armadura é um método direto, eficiente e muito comum de controle de velocidade — marca-se como verdadeiro.
- Uso prático: controle por variação de tensão ou por conversores eletrônicos permite controle preciso e eficiente tanto acima quanto abaixo da velocidade base (dentro dos limites do motor), e é o método mais usado em aplicações modernas.
- Nota extra para a prova: quando pedirem “método eficiente”, pense em variação de
por eletrônica de potência; quando pedirem “método simples/antigo”, pense em ; quando pedirem “controle para velocidades acima da base”, pense em variação de (campo).
Passo 6
- Afirmativa (a): verdadeira porque controlar
altera e a velocidade varia aproximadamente como para mesma f.e.m. - Afirmativa (b): verdadeira porque variar
altera a queda e assim altera a f.e.m. disponível , mudando ; porém é ineficiente e limitado. - Afirmativa (c): verdadeira porque variar
altera diretamente o numerador da expressão de , sendo um dos métodos mais diretos e eficientes.
Resposta
a) V
b) V
c) V
b) V
c) V