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Dúvida sobre a velocidade de rotação máxima do ventilador

Boa noite, amigos! Tenho uma dúvida sobre o movimento das hélices de um ventilador.
Suponha um ventilador de 3 velocidades. Suponha que eu ligue o ventilador e já o deixe na velocidade maior.
Ao ligá-lo, a hélice começa a se movimentar e, em poucos segundos, após atingir certa velocidade, essa não aumenta mais! As hélices ficam em velocidade circular constante.
Pois bem, a minha pergunta é: o que faz essa velocidade das hélices ficar constante se a corrente elétrica alternada que passa na bobina gera a todo instante uma força magnética??? Se existe força a todo momento, então existe aceleração. Por que, então, as hélices entram em movimento circular uniforme??? Existe algum circuito que regula essa velocidade de outra maneira???
Desde já, agradeço a quem puder sanar minha dúvida
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - IF-UFRGS

Quando a velocidade de rotação (velocidade angular) das pás do ventilador é constante então o somatório dos torques (a resultante dos torques) sobre as pás é nulo.

Os torques que resistem ao movimento das pás tem origem nas forças de atrito nos mancais do eixo das pás e nas forças de arrasto do ar. Então para que as pás girem com velocidade angular constante o torque do motor (que é um torque associado às forças eletromagnéticas que acionam o motor) deve ser igual à soma dos torques resistentes.

O torque devido às forças de arrasto ar crescem quando a velocidade angular aumenta. Então, mesmo que o torque do motor fosse constante (e ele de fato não é constante conforme discutido adiante), a velocidade angular não cresceria indefinidamente, e acabaria por se estabilizar.

E o que aconteceria se pudéssemos eliminar (ou pelo menos minimizar) os torques resistentes? A velocidade angular do motor continuaria para sempre aumentando? Existe algum circuito que regula essa velocidade de outra maneira???

Pode-se eliminar as forças de arrasto do ar nas hélices retirando-se as hélices. E o torque das forças de atrito pode ser reduzido pela construção de mancais adequados e bem lubrificados.

Entretanto a velocidade de rotação não cresce indefinidamente pois conforme ela aumenta o torque do motor diminui, acabando por se anular caso velocidade atinja um certo valor. Tal ocorre devido aos efeitos indutivos que o motor apresenta e esses decorrem da Lei da Faraday-Lenz. O que de fato acontece é que a intensidade da corrente elétrica no motor (nas bobinas do motor) diminui conforme aumenta a velocidade angular, diminuindo o torque do motor.  Isto impõem um limite superior para a velocidade angular mesmo que se pudesse eliminar completamente os torques resistentes.

Nas postagens seguintes encontra-se uma discussão sobre efeitos indutivos em motores:

Motores de corrente contínua. Diversas perguntas.     

Motor eletromagnético: não existe almoço grátis!    

Motor monofásico de indução

“Docendo discimus.” (Sêneca)

 

 


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