Em velocidades abaixo do valor nominal, qual é o limite do torque que pode ser fornecido e por quê?
Passo 1
O enunciado pergunta: “Em velocidades abaixo do valor nominal, qual é o limite do torque que pode ser fornecido e por quê?”
Informações dadas (implícitas no enunciado): não há dados numéricos; trata-se de entender o limite físico/prático do torque quando a velocidade do eixo está abaixo da velocidade nominal do motor. A resposta deve explicar qual é esse limite e a razão física/operacional por trás dele.
Informações dadas (implícitas no enunciado): não há dados numéricos; trata-se de entender o limite físico/prático do torque quando a velocidade do eixo está abaixo da velocidade nominal do motor. A resposta deve explicar qual é esse limite e a razão física/operacional por trás dele.
Passo 2
Entendendo a relação básica torque–corrente. Em muitos motores elétricos (motores CC, motores síncronos com excitador, e, na prática, motores AC com controle por inversor) o torque instantâneo é proporcional à corrente de armadura/estator. Isso pode ser escrito genericamente como:
onde:
-
é o torque (em N·m), -
é a constante de torque do motor (em N·m/A), que depende da construção magnética do motor, -
é a corrente que circula na parte que produz torque (em A).
Explicação simples: mais corrente → mais campo magnético interagindo → mais força tangencial no eixo → mais torque.
Passo 3
Entendendo por que a corrente é limitada. O motor e o sistema de acionamento têm limites de corrente por dois motivos principais:
- aquecimento (limite térmico): a potência dissipada nos enrolamentos é
; correntes acima do nominal aquecem os enrolamentos e isolação, provocando danos se mantidas por muito tempo; - capacidade do inversor/fonte: o inversor ou a fonte que alimenta o motor tem uma corrente máxima que pode fornecer sem entrar em proteção.
Portanto, existe uma corrente nominal
que pode ser mantida continuamente. Substituindo em
obtemos o torque contínuo nominal
Passo 4
Ligando speed, potência e torque. A potência mecânica entregue pelo motor é
onde
é a velocidade angular. Em velocidades abaixo da nominal (região dita de “torque constante” em acionamentos com controle apropriado), o inversor / controlador mantém o fluxo magnético e permite que o motor forneça o torque até
. Como
é menor, a potência
resultante é menor (ou seja, baixa velocidade → mesma capacidade de torque → menor potência).
Isso é por isso que se fala em “região de torque constante” até a velocidade nominal: o motor consegue fornecer o torque contínuo
independentemente da redução da velocidade, desde que a corrente permaneça dentro do limite térmico.
Passo 5
Observações sobre torques maiores (picos) e limites dinâmicos. Existem situações em que o motor pode fornecer torque acima de
por curtos períodos:
- torque de partida / torque de pico: por proteção térmica e de corrente, o acionador pode permitir temporariamente
, gerando , mas apenas por curto tempo antes de aquecimento excessivo; - limites mecânicos: eixos, engrenagens e acoplamentos também têm resistência mecânica; torque excessivo pode causar falha mecânica.
Logo, embora existam picos possíveis, o limite seguro contínuo é ditado pela corrente nominal.
Passo 6
Resumindo o porquê: abaixo da velocidade nominal o torque é limitado principalmente pela corrente que pode ser fornecida/soportada (limite térmico e capacidade do inversor). Como o torque é proporcional à corrente (
), o limite de corrente se traduz diretamente em um limite de torque contínuo
. Os picos acima de
são possíveis, porém só por tempos curtos e com risco térmico/mecânico.
Resposta
O limite contínuo é o torque nominal
do motor (o “torque de regime”), porque o torque é proporcional à corrente (
) e a corrente está limitada pelo aquecimento dos enrolamentos e pela capacidade do inversor/fonte; torques maiores só são possíveis por curtos períodos (picos) e sob proteção.