Velocidade sem Carga de Motor CC
Calcula a velocidade sem carga de um motor de corrente contínua, ω = V ÷ K_e, a partir da tensão aplicada V e da constante de força contraeletromotriz K_e (V·s/rad). O resultado, em rad/s, é a rotação que o motor atinge sem carga, quando a força contraeletromotriz gerada quase iguala a tensão aplicada e a corrente cai ao mínimo. É o limite superior de velocidade do motor para uma dada tensão, base da curva torque-velocidade (que vai do torque de bloqueio na velocidade zero à velocidade sem carga no torque zero). Permite estimar a faixa de operação de servos e motores CC. Informe a tensão e a constante K_e.
Resultado
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Velocidade sem carga de motor CC
Quando um motor de corrente contínua gira, ele não é só um motor — é também um gerador: ao girar, o rotor gera uma tensão que se opõe à tensão aplicada, chamada força contraeletromotriz (FCEM, ou back-EMF). Essa tensão é proporcional à velocidade: V_fcem = K_e·ω, onde K_e é a constante de velocidade (ou de FCEM) do motor. À medida que o motor acelera, a FCEM cresce, reduzindo a diferença de tensão que impulsiona a corrente — e, portanto, reduzindo a corrente e o torque. O motor atinge a velocidade sem carga (no-load speed) quando, sem nenhuma carga mecânica para vencer (só o atrito interno mínimo), a FCEM quase iguala a tensão aplicada, a corrente cai ao mínimo e a velocidade se estabiliza: ω ≈ V ÷ K_e. Essa é a velocidade máxima que o motor atinge para uma dada tensão — qualquer carga aplicada o desacelera. A velocidade sem carga é um dos dois pontos que definem a curva torque-velocidade de um motor CC, que é uma reta decrescente: no extremo de velocidade zero (eixo travado), o torque é máximo (torque de bloqueio) e a corrente é máxima (corrente de bloqueio = V/R); no extremo de torque zero (sem carga), a velocidade é máxima (esta velocidade sem carga). Entre os dois, o motor opera, e o ponto de máxima potência fica no meio (metade da velocidade sem carga), enquanto a máxima eficiência fica perto da velocidade sem carga. Conhecer ω sem carga permite estimar a faixa de operação do motor e escolher a tensão adequada para a velocidade desejada — e, combinada com o torque de bloqueio, caracteriza completamente o desempenho do motor. Em unidades SI, K_e é numericamente igual à constante de torque K_t. Informe a tensão aplicada e a constante K_e.
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