Considere um motor DC cuja constante de torque é k_t = 0,10 N·m/A e constante de força contraeletromotriz k_e…

Questão

Considere um motor DC cuja constante de torque é k_t = 0,10 N·m/A e constante de força contraeletromotriz k_e = 0,10 V·s/rad. O motor alimentado por V = 12 V tem resistência de armadura R = 2,0 O e trabalha sob carga que exige torque t_load = 0,50 N·m. Explique qualitativa e quantitativamente o efeito de aumentar R para 4,0 O sobre a corrente, velocidade angular e capacidade de manter a carga. Use as relações t = k_t·I, E = k_e·? e V = E + I·R.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo de resposta: Em regime estacionário t = t_load ? I = t_load/k_t = 0,50/0,10 = 5,0 A. Com R = 2,0 O, a fem de contra E = V - I·R = 12 - 5·2 = 2,0 V, logo ? = E/k_e = 2,0/0,10 = 20 rad/s. Ao aumentar R para 4,0 O, para manter t_load a corrente necessária seria I = 5,0 A, mas a queda de tensão I·R = 5·4 = 20 V > V, impossível; o motor não consegue fornecer essa corrente em regime girante. O máximo de corrente no bloqueio (? ˜ 0) é I_stall = V/R = 12/4 = 3,0 A, produzindo t_max = k_t·I_stall = 0,10·3,0 = 0,30 N·m < t_load. Conclusão: com R = 4,0 O o motor não suporta a carga e entra em bloqueio (estolamento); corrente e torque ficam insuficientes e a velocidade cai a zero. Para restabelecer operação seria necessário aumentar tensão V, reduzir R ou diminuir t_load.

Explicação

A análise mostra que, ao aumentar a resistência, a corrente necessária para manter o torque desejado excede a tensão disponível, levando ao estolamento do motor. O cálculo da corrente máxima possível com a nova resistência revela que o torque gerado é insuficiente para suportar a carga. Portanto, o motor não consegue operar sob as novas condições, resultando em uma queda na velocidade angular e incapacidade de manter a carga.

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• Considere um motor CC com constantes k = 0,50 N·m/A e k_e = 0,50 V·s/rad, resistência de armadura R = 2,0 O e tensão V =…
• Um motor de corrente contínua é alimentado por V = 48,0 V; a resistência de armadura é r_a = 0,80 O; as constantes…
• (Dissertativa) Um motor CC tem resistência de armadura R_a = 0,20 O e está ligado a uma bateria de E = 12,0 V cuja…
• Considere um motor CC com Kt = 0,10 N·m/A, Ke = 0,10 V·s/rad, resistência R = 1,0 O e tensão de alimentação 24 V. Para…
• Explique qualitativa e quantitativamente como a força contra-eletromotriz (E_b) e a resistência de armadura r afetam o…
• (OBJETIVA, dif.2) Um motor CC tem constante de torque k_t = 0,08 N·m/A e constante de força contra-eletromotriz k_e =…

Todas as questões de Campo Magnético e Força Magnética