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…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
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 = 50 V. Inicialmente t0 = 2,0 N·m (regime estacionário). Faça previsões qualitativas e quantitativas sobre o efeito de aumentar a carga mecânica em 50% (t1 = 1,5·t0) sobre: velocidade ?, corrente I, potência de saída P_out e eficiência ?. Explique e calcule valores.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Modelo de resposta: I = t/k ? I0 = 2,0/0,50 = 4,0 A. ? = (V - I·R)/k_e ? ?0 = (50 - 4·2,0)/0,50 = 84 rad/s. P_out0 = t0·?0 = 2,0·84 = 168 W. P_in0 = V·I0 = 50·4,0 = 200 W. ?0 = 168/200 = 0,84 (84%). Com t1 = 3,0 N·m: I1 = 3,0/0,50 = 6,0 A; ?1 = (50 - 6·2,0)/0,50 = 76 rad/s; P_out1 = 3,0·76 = 228 W; P_in1 = 50·6,0 = 300 W; ?1 = 228/300 = 0,76 (76%). Conclusão: corrente aumenta, velocidade diminui, potência de saída aumenta, eficiência diminui.
Explicação
O aumento da carga mecânica resulta em maior torque, o que leva a um aumento na corrente elétrica para manter a operação do motor. Com a corrente elevada, a velocidade do motor diminui devido à maior resistência ao movimento, enquanto a potência de saída pode aumentar temporariamente, mas a eficiência do motor diminui devido ao maior consumo de energia em relação à potência útil gerada. Esses efeitos são interligados pela relação entre torque, corrente e as perdas resistivas no sistema.
Raio-X da questão
motor CC, torque, potência
avaliacao
cálculo de potência em motores · análise de circuitos elétricos
Revisar as relações entre torque, corrente e potência em motores elétricos.
O aluno pode confundir a relação entre torque e corrente, não percebendo que o aumento da carga mecânica resulta em maior corrente e menor velocidade.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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